SciLogs International .com.be.es.de

Recentste blogposts RSS

IJsland groeit

23. Augustus 2014, 21:30

Geen IJslandse vulkaan kan zich roeren, of de paniek slaat weer toe in 'vliegend' Europa. De naweeën van Eyjafjallajökull zinderen tot op vandaag nog na. Maar zo leren we ook één voor één de IJslandse vulkanen kennen ... en kunnen we nog wat trainen om die onuitspreekbare IJslandse namen correct uit te spreken. Nu is het dus de beurt aan de Bardarbunga.

(voorlopig is deze blogpost zonder illustraties wegens een upload-probleem; de blogpost met illustraties is te vinden op mijn persoonlijke blog Earthly Matters)

Een week lang gerommel onder Bardarbunga

Op zaterdag 16 augustus schiet deze vulkaan, diep verscholen onder de ijskap van Vatnajökull, wakker. Diep onder de centrale caldera doen zich honderden kleine aardbevingen voor, het merendeel met een magnitude kleiner dan ML 2.0. Enkele aardbevingen overschrijden een magnitude ML 3.0. Twee dagen later, op 18 augustus, heeft de intense aardbevingsactiviteit - meer dan 500 aardbevingen per etmaal - zich verplaatst van onder de centrale krater. Een eerste aardbevingszwerm doet zich voor in een zone ten noordoosten van de krater, dicht bij de Kistufellvulkaan In deze aardbevingszwerm doet er zich een ML4.5 aardbeving voor, de zwaarste aardbeving opgemeten in het gebied sinds 1996. Een andere aardbevingszwerm lijkt zich op te lijnen ten oosten van de krater onder de Dyngjujökullgletsjer. De hoogste aardbevingsactiviteit situeert zich in deze zwerm. Opvallend is echter dat deze aardbevingzwerm naar het noordoosten migreert. Op 19 augustus lijkt de noordoostelijke aardbevingszwerm nabij Kistufell stil te vallen en concentreert zich het grootste deel van de aardbevingsactiviteit zich in de oostelijke zwerm. De aardbevingsactiviteit, die zich nog steeds in noordoostelijke richting voortplant, gebeurt in pulsen. Op 21 augustus doen er zich weer aardbevingen voor onder de caldera van Bardarbunga, met een aantal relatief ondiepe (2 à 6 km diepte) aardbevingen met een magnitude groter dan ML 3.0. Eén van deze 'zwaardere' aardbevingen heeft een magnitude van ML 4.7. Op 23 augustus neemt de aardbevingsfrequentie aan het noordoostelijke uiteinde van de oostelijke zwerm nog toe ...

... en ja hoor, zaterdagmiddag is een uitbarsting begonnen op de flanken van Bardarbunga onder de Dyngjujökullgletsjer! 

 

Dike

Maar wat betekent nu al die aardbevingsactiviteit. Alles wijst erop dat tussen zo'n 5 à 10 km diepte, magma zich een weg baant in de brosse bovenkorst onder Bardarbunga. De aardbevingsactiviteit doet zich over de hele periode voor op een diepte van 5 à 12 km. Geen enkele indicatie wijst op magma dat zich een weg aan het zoeken is naar het aardoppervlak, dus van een nakende uitbarsting (wat echter op zaterdag 23 augustus dan toch gebeurt). Het meest opvallend is de opgelijnde oostelijke aardbevingszwerm, waarbinnen de aardbevingen in pulsen migreren in noordoostelijke richting. Dit heeft alle karakteristieken van de intrusie van een dike, diep onder het vulkaancomplex. Deze dike heeft na een week een lengte van 25 km, en groeit nog steeds aan in noordoostelijke richting met een snelheid van ongeveer 800 meter per uur. GPS metingen wijzen verder op een horizontale verplaatsing aan het aardoppervlak van ongeveer 14 cm. Tenslotte hebben de 'zwaardere', relatief ondiepe aardbevingen onder de centrale caldera mogelijk te maken met de reactie van de randbreuken van de caldera op de afnemende druk in de magmakamer, door het constant voeden van de oostelijke dike.

 

Vulkanische aardbevingen

Waarom brengen we nu die aardbevingsactiviteit onder Bardarbunga in verband met magmabewegingen? Dan moeten we eerst even herhalen wat een aardbeving eigenlijk is, namelijk de spanningsenergie, opgeslagen in het gesteente diep in de aardkorst, die vrijkomt wanneer het gesteente breekt of barst. Bedenk daarbij dat de brosse deel van de aardkorst (tot zo'n 10 à 12 km diep) al vol met breuken, barsten en spleten zit. Als een magma nu een weg zoekt door die brosse bovenkorst, dan zal het zich in bestaande spleten persen, bij voorkeur die spleten die het makkelijkst opengaan. Dit zijn die spleten die in het heersende spanningsveld zo goed als loodrecht staan op de grootste rekspanning in de aardkorst. We noemen dit dan ook rekspleten. Als het magma zich nu in zo'n rekspleet perst, dan ontstaan er enorme spanningen aan het uiteinde van die rekspleet (vergelijk het met een bijl die een houten blok in twee splijt), waardoor die rekspleet verder openscheurt. Bij het breken van het gesteente komt de spanningsenergie vrij... een aardbeving. De oostelijke aardbevingszwerm, die opgelijnd is volgens een zuidwest-noordoostrichting, is dan ook zo'n gigantische rekspleet, waarvan de groei aangedreven wordt door de druk van het magma waarmee de rekspleet constant gevoed wordt. Zo weten we ook dat de grootste rekspanning in dit deel van IJsland loodrecht staat op deze groeiende dike, en dus noordwest-zuidoost georiënteerd moet zijn.

 

IJsland groeit

Er is iets unieks aan IJsland. Het ligt pal op de mid-oceanische spreidingsrug van de Atlantische Oceaan. De plaatgrens tussen de Euraziatische en Noord-Amerikaanse tektonische plaat loopt dan ook dwars door het eiland. Ter hoogte van een spreidingsrug drijven deze tektonische platen dan ook uiteen. Ter hoogte van IJsland gaat dit aan een snelheid van ongeveer 2 cm per jaar ... IJsland groeit dan ook altijd. Door IJsland lopen een aantal slenkzones, die de spreiding tussen de twee tektonische platen op zich neemt. We zien nu dat Bardarbunga aan het zuidwestelijke uiteinde gelegen is van de zuidwest-noordoost georiënteerde 'Noordelijke Riftzone'. Dit betekent dan ook dat de spreiding zich voordoet in een noordwest-zuidoost richting, en dus de grootste rekspanning ook zo georiënteerd is ... exact de oriëntatie die we hebben afgeleid op basis van de oostelijke aardbevingszwerm die in verband staat met de groeiende basaltische dike.

De intrusie van de dike op de flanken van Bardarbunga onder de Dyngjujökullgletsjer is dan ook zeevloerspreiding in volle actie. Vanuit de magmakamer worden basaltische dikes geïnjecteerd in de bovenkorst, vergelijkbaar met wat er gebeurt in het 'sheeted dyke complex' van een oceaankorst ter hoogte van een oceanische spreidingrug. 

IJsland is weer een beetje gegroeid ... en New York ligt weer wat verder van Brussel.

 

 

Wink En voor de twitteraars, ook Bardarbunga is te volgen op twitter (@bardarbunga).

 

Meer over Bardarbunga:



Geschreven in Aardbevingen , Vulkanen | 0 Reacties | Vaste link | Afdrukken


Goede Vrijdag

27. Maart 2014, 12:00

Vraag aan elke aardbevingswetenschapper naar de dag waarop in 1964 Goede Vrijdag viel, hij/zij zal u weten te vertellen: 27 maart 1964, vandaag exact 50 jaar geleden. En dat heeft één goede reden: de Great Alaska Earthquake and Tsunami, beter gekend als de Good Friday Earthquak and Tsunami, de op één na zwaarste 'monsteraardbeving' ooit opgemeten. Een halve eeuw later, lijkt het er wel op dat deze aardbeving de aardbeving "in the right place at the right time" was. 

 

Afglijdingen, ten gevolge van liquefactie dat resulteerde door het lange trillen, veroorzaakte heel veel schade, zoals hier in de Goverment Hill Elementary School te Anchorage.

 

Op 27 maart 1964 in de late namiddag - op Goede Vrijdag dus - brak de hel los voor de kust van Alaska. Diep onder de Prince William Sound - zo'n 120 ten zuidoosten van Anchorage - scheurde de plaatgrensbreuk tussen de Pacifische en Noord-Amerikaanse plaat open. De komende 5 minuten scheurde deze plaatgrensbreuk verder open over een afstand van meer dan 800 km tot voor de kust van Kodiak Island (zie figuur). Het resultaat was een aardbeving met een momentmagnitude van M9.2, alsof terzelfder tijd ongeveer 2000 M7-aardbevingen afgingen. Bedenkt dat één M7-aardbeving in 2010 de Haïtiaanse hoofdstad Port-au-Prince met de grond gelijk maakte (zie 'Als de 'kwajongens' toeslaan').

Een uitermate mix van geologische omstandigheden leidde tot een chaotische nachtmerrie voor de inwoners van het getroffen kustgebied. Grote delen van het gebied zakten weg (centraal tot meer dan 3 m) en werden overspoeld door het zoute zeewater. Andere delen van het gebeid werden opgeheven (centraal tot meer dan 10 m) en kwamen bloot te liggen. Dit was het resultaat van de coseismische relaxatie van de bovenliggende tektonische plaat (zie figuur). Waterverzadigde (Kwartaire) sedimenten in de kustvlaktes werden door het lange trillen (5 minuten) vloeibaar (liquefactie), wat het grootste deel van de schade veroorzaakte (zie foto bovenaan uit Anchorage). Maar die liquefactie resulteerde ook in heel wat afglijdingen en hellingsinstabiliteiten, zowel aan land als onder water. Deze onderzeese afglijdingen gaven aanleiding tot zeer lokale, maar uiterst desastreuze, tsunami's (tot golfhoogtes van 67 m), die het ganse kustgebied teisterden nog tijdens het beven zelf ... minuten voor de 'tektonische' tsunami - veroorzaakt door de aardbeving zelf - toesloeg.

In totaal vielen er 'maar' 131 slachtoffers te betreuren, 115 in Alaska zelf en 16 langs de kusten van Oregon en Californië. Slechts 9 slachtoffers vielen door de aardbeving zelf; al de anderen waren het gevolg van de tsunami's. Het feit dat de aardbeving gebeurde in de vroege avond van Goede Vrijdag buiten het visseizoen in het dunbevolkte Alaska heeft natuurlijk een belangrijke rol gespeeld in het lage slachtofferaantal. De totale schade wordt geraamd om 3,75 miljard USD (herrekend in 2013 USD).

Op deze kaart van het zuidelijke kustgebied van Alaska is het epicentrum van de M9.2 Great Alaska-aardbeving ter hoogte van Prince William Sound aangegeven door een rode ster. Ter hoogte van de Aleoetentrog duikt de Pacifische plaat door subductie naar het noorden weg onder de Noord-Amerikaanse plaat. Het gebied omlijnd in het rood geeft het gebied dat tijdens de aardbeving is opgeheven (tot meer dan 10 m); dit gebied komt grotendeels overeen met het grootte van het verschoven deel op de plaatgrensbreuk. Het gebied omlijnd in het blauw geeft het gebied dat tijdens de aardbeving is weggezakt (tot meer dan 3 m). 

Op deze figuur (Atwater et al. 2005) wordt geïllustreerd wat er gebeurt in de bovenliggende plaat ter hoogte van een subductiezone. Zolang de plaatrandbreuk vastzit, wordt de convergentie (ongeveer 5 à 6 cm/jaar ter hoogte van de Aleoetentrog) opgenomen door de vervorming van de bovenliggende plaat; dit leidt tot een 'zwelling', dus opheffing. Tijdens de aardbeving 'ontspant' de bovenliggende plaat door het doorschuiven langs de plaatrandbreuk; dit leidt enerzijds tot een verzakking van het 'gezwollen' gebied en een omhoogstuwen van het gebied boven het doorgeschoven deel van de plaatrandbreuk (in rood aangeduid).

 

"in the right place at the right time"

De M9.2 Alaska-aardbeving gebeurde amper 4 jaar na de M9.5 Chili 1960 (22 mei) aardbeving, tot op heden de zwaarste opgemeten aardbeving. En toch is de impact van de Alaska-aardbeving op de aardbevingswetenschappen en de maatschappelijke bewustwording van het aardbevings- en tsunamigevaar heel wat groter. De Alaska-aardbeving lijkt 50 jaar later inderdaad de aardbeving "in the right place" - de Verenigde Staten - "at the right time". Bedenk dat de jaren '60 de jaren zijn waarin zich een kleine revolutie afspeelde binnen de Aardwetenschappen. Deze wetenschappelijke revolutie mondde uit op het einde van dat decennium in een paradigmaverschuiving: de theorie van de platentektoniek.

In 1962 publiceerde de Amerikaanse geoloog Harry Hammond Hess zijn befaamd "essay in geopoetry", waarin hij het concept van asthenosferische convectie en zeevloerspreiding suggereerde. In 1963 publiceerde Fred Vine en Drummond Matthews hun 'game changing' artikel in Nature over de "magnetic anomalies over oceanic ridges", het ultieme wetenschappelijke bewijs voor zeevloerspreiding. Maar in 1964 was het concept 'subductie' nog verre van begrepen. Het 'hoe en waarom' van de Alaska-aardbeving stootte dan ook op heel wat controverse. Was een uiterst zwakhellende overschuivingsbreuk, zoals gesuggereerd uit de analyse van de aardbevingsgolven, echt mogelijk? Uiteindelijk zette de studie van al de landschappelijke fenomen, veroorzaakt door de Alaska-aardbeving, het concept van subductie, als recyclagemechanisme in het plaattektonische concept, definitief op de rails. Pas in 1969 werd de term subductie gelanceerd door Dietrich Roeder. 

 

Champions League

Op 26 december 2004 werd de wereld uit zijn 'aardbevingslaap' geschud door de M9.1 Sumatra 2004 aardbeving en tsunami. Het was inderdaad van 1964 geleden dat de Aarde nog eens haar ware kracht had laten zien. In 11 maart 2011 volgde dan de M9.0 Tohoku-aardbeving en tsunami in het 'land van de aardbevingen', Japan (zie ook '3-11').

De 'monsteraardbevingen' met een magnitude groter dan 9 vormen echt de Champions League van de aardbevingen. Al de andere aardbevingen verzinken in het niets vergeleken met de kracht van deze 'megathrust' aardbevingen. Sinds het instrumentele tijdperk hebben er zich vijf dergelijke monsteraardbevingen, telkens vergezeld met een oceaanwijde tsunami, voorgedaan. De Big Five zijn: de M9.0 Kamchatka 1952 (4 november) aarbeving; de M9.5 Chili 1960 (22 mei) aardbeving; de M9.2 Alaska 1964 (27 maart) aardbeving; de M9.1 Sumatra 2004 aardbeving; en de M9.0 Tohoku (11 maart) aardbeving.

Dat deze Big Five aardbevingen 'buiten categorie' zijn, blijkt ook uit de hoeveelheid seismische energie die ze hebben vrijgegeven. De Big Five zijn verantwoordelijk voor meer dan 50% van alle seismische energie die door aardbevingen in de laatste eeuw is vrijgegeven (zie figuur) (zie ook '3-11').

Maar er is ook iets uitermate enigmatisch wanneer we kijken naar de verdeling in de tijd van de uiterst zware aardbevingen, waaronder de Big Five. Plots zien we twee clusters verschijnen (Thenhaus et al. 2011) (zie figuur). Deze ene cluster rond 1960, met Kamchatka 1952, Chili 1960 en Alaska 1964; een tweede cluster met Indonesië 2004 en Japan 2011.

Deze enigmatische clustering roept vele vragen op: zijn we rond met de huidige cluster van 'monsteraardbevingen'? Missen we nog de tegenhanger van de M9.5 Chili 1960 aardbeving in de huidige cluster? ... al blijft de vraag natuurlijk ook of deze clustering 'echt' is of eerder een statistisch artefact?

En als er ons nog een 'monsteraardbeving' te wachten staat in de huidige cluster, waar kan deze dan toeslaan? Een aantal kandidaten komen dan in het vizier (AON BENFIELD UCL 2010): de Antilliaanse subductiezone in de Caraïben (de enige in de Atlantische Oceaan); de Indonesische subductiezone ter hoogte van Sumatra (Indische Oceaan); het noordelijke segment van de Chili-Peru subductiezone (zuidelijke Stille Oceaan); de Nankaisubductiezone langs de zuidkust van Japan (noordelijke Stille Oceaan); en 'last but not least' de Cascadiasubductiezone voor de Noord-Amerikaanse kust van de Stille Oceaan.

Zowel Sumatra 2004 als Tohoku 2011 tonen duidelijk aan dat deze 'monsteraardbevingen' - en bijhorende tsunami - meer dan ooit een impact hebben die het lokale overstijgt. En dat zal zeker niet anders zijn wanneer de volgende in de reeks toeslaat, vooral in het geval van een 'monsteraardbeving' in de Nankai- of Cascadiasubductiezone. De klok is aan het tikken. Het enige wat ons rest, is ons voorbereiden op het onvermijdelijke ... zoals de Tsunami Preparedness Week, georganiseerd naar aanleiding van de vijftigste verjaardag van de Good Friday Alaska Earthquake and Tsunami.

 

 

 



Geschreven in Aardbevingen | 0 Reacties | Vaste link | Afdrukken


Aardbeving van het jaar

01. Januari 2014, 17:00

Als we terugblikken op 2013, dan zijn er een aantal opmerkelijke vaststellingen te maken wat betreft aardbevingen. Er zijn opvallend weinig aardbevingen met een magnitude groter dan Mw 5.0 geregistreerd in 2013. Met amper 1193 aardbevingen is dat het laagste jaarlijkse aantal tot nu toe in de eenentwintigste eeuw. Ook dit jaar zijn er relatief weinig aardbevingslachtoffers - 'slechts' 1463 - te betreuren. Het lijkt dus een kalm aardbevingsjaar te zijn geweest ... alleen weten we niet of het de stilte na de storm is, of eerder de stilte voor de volgende aardbevingstorm?

We komen inderdaad uit een periode met een aantal 'monsteraardbevingen' met een magnitude Mw 9.0 of meer. Het begon in 2004 met de Mw 9.1 26.12.2004 Sumatra-aardbeving. In 2010 vond de Mw 8.8 07.02.2010 Chili-aardbeving (zie ook 'Een 'seismisch gat' gedicht') plaats. En tenslotte werd het Japanse Honshu in 2011 getroffen door de Mw 9.0 011.03.2011 Tohoku-Oki-aardbeving (zie ook 'Eénmaal in de duizend jaar' en '3-11'). Het zijn net dergelijke monsteraardbevingen die globaal het grootste deel van de seismische energie vrijgeven (zie '3-11'). Mogelijk een reden om de relatieve seismische kalmte te verklaren sinds 2011? Of hebben we gewoon geluk dat geen grootstad getroffen is door een zware aardbeving in 2013? Want kijken we naar het aantal aardbevingen met een magnitude Mw 7.0 of meer, dan blijkt 2013 'normaal' te zijn met 2 aardbevingen met een magnitude Mw 8.0 of meer en 17 met een magnitude tussen Mw 7.0 en 7.9.

De zwaarste aardbeving van 2013 was de Mw 8.3 24.05.2013 Okhotskaardbeving. De aardbevingshaard bevond zich op ongeveer 600 km diepte in de Pacifische plaat, die hier ter hoogte van de Kurillen-Kamchatkatrop wegduikt onder de Noord-Amerikaanse plaat (vergelijkbare plaattektonische context als de Japantrog; zie ook 'Glijmiddel'). De dodelijkste aardbeving van 2013 was dan weer de Mw 7.7 24.09.2013 Beloetsjistanaardbeving in Pakistan (zie ook 'Zalzala Jazeera'). Er vielen 825 slachtoffers te betreuren. Vier dagen later, vielen er nog eens 22 slachtoffers bij een zware naschok, de Mw 6.8 28.09.2013 Beloetsjistanaardbeving. Maar geen van de 19 aardbevingen met een magnitude Mw 7.0 of meer, 'verdient' de titel van 'aardbeving van het jaar'. Ook op wetenschappelijk vlak, springt geen enkele aardbeving echt in het oog (zie 'Aardbeving van het jaar' in 2012).

 

Op zoek naar de 'aardbeving van het jaar' moeten naar het andere uiterste van de magnitudeschaal, naar aardbevingen met zeer lage magnitudes, zelfs negatieve magnitudes. De 'aardbevingen van het jaar' zijn immers de antropogene aardbevingen, aardbevingen die geïnduceerd zijn door menselijke activiteit in de ondergrond (zie 'Aardbeving of klimaatopwarming?'). De 'aardbevingen van het jaar' zijn nauwelijks tot helemaal niet voelbaar, vaak enkel detecteerbaar met de gevoeligste seismometers, en laten nauwelijks sporen achter in de 'fysisch' omgeving (bv. landschap, gebouwen, ...). En toch blijken ze een niet te verwaarlozen impact te hebben op mens en maatschappij ... vooral met dank aan de milieu-activisten. Stemmingmakerij primeert hierbij op de feitelijkheid (zie ook 'Links en anti-wetenschap')!

Zelfs Time's 'man van het jaar' Paus Franciscus liep in de val van de milieu-activisten toe hij met dit T-shirt poseerde. Maar achteraf blijkt dat deze foto volledig uit zijn context gerukt werd (zie 'The Real Reason Pope Francis Posed With Anti-Fracking Activists', Time, 15 november 2013). 

 

We hebben het dus vooreerst over de geïnduceerde aardbevingen die gerelateerd zijn met de winning van schaliegas. Milieu-activisten en andere tegenstanders maken gretig gebruik van de nietsbetekende aardbevingen die veroorzaakt worden door het proces van hydraulische fracturatie (zie ook 'Water onder druk') - beter gekend als fracking - om hun gelijk te halen (zie ook 'Uit de loopgraven'). Maar wat zijn de feiten? 'Fracking-aardbevingen' hebben een negatieve magnitude, doorgaans tussen -3 en -1! Dat wil zeggen dat de geïnduceerde scheur amper enkele m² groot is met verplaatsingen in de grootteorde van enkele tienden van een millimeter ... en dit op enkele kilometers diepte. Bij een 'Fracking-aardbeving' komt evenveel energie vrij als wanneer een brikpak melk van de ontbijttafel valt ... nu niet echt levensbedreigend!

We hebben wel geleerd (zie 'Aardbeving of klimaatopwarming?') dat de geïnduceerde seismische activiteit die verband houdt met de injectie van afvalwaters wel een potentieel gevaar inhoudt, maar dan vooral wanneer het geïnjecteerde water bestaande breuksystemen verzwakt. Dit potentieel aardbevingsgevaar blijkt trouwens ook te gelden voor de winning van geothermische energie. Bovendien is door onderzoek duidelijk geworden dat zware aardbevingen die zich waar ook ter wereld voordoen, een mogelijk teleseismisch effect kunnen hebben in injectievelden. De boodschap van al dit onderzoek is duidelijk: huldig het voorzorgsprincipe ... Better safe than sorry! Houd enerzijds de aardbevingsactiviteit nauwlettend in het oog en reguleer de productie al naargelang het potentieel gevaar voor zwaardere aardbevingen.

Dichterbij lieten de geïnduceerde aardbevingen in Groningen onze noorderburen niet onberoerd, zeker na het uitkomen in januari 2013 van diverse studies naar aanleiding van de Mw 3.6 16.08.2012 Huizinge-aardbeving (zie 'Paniek in Groningen'). Op basis van de conclusies van deze studies was het advies weerom ... Better safe than sorry! Er blijkt immers een rechtstreeks verband te bestaan tussen het aantal aardbevingen, de mogelijke zwaarte van een aardbeving en de productie bij de gaswinning. Bovendien blijken de 'zwaardere' aardbevingen steeds voor te komen 6 à 9 maanden na de winterproductiepiek.

Maar wat lezen we in het NRC van 24 december 2013: 'Record aan gas uit Groningen' ... daar gaat het voorzorgsprincipe! En verder blijkt 2013 dan ook nog het recordjaar te zijn aan geregistreerde bevingen in het gaswinningsgebied ('Meer bevingen Groningen dan ooit', NOS, 30 december 2013). Je moet geen Madame Soleil zijn om - bijna met wetenschappelijke zekerheid - te voorspellen dat Groningen in de tweede helft van 2014 het nieuws zal halen met een of meerdere 'zwaardere' aardbevingen ...

 

Geïnduceerde aardbevingen zijn er altijd geweest sinds de mens de ondergrond is gaan ontginnen (bv. steenkool, aardgas, aardolie, aardwarmte, ...) of aanwenden voor reservoir van afvalstoffen (bv. afvalwaters, koolstofdioxide, ...) (zie ook 'Een ruimtelijk plan voor de ondergrond'). Dat deze aardbevingen nu in de schijnwerper staan, heeft veel te maken met de wijze waarop milieu-activisten de - vaak totaal ongegronde - schrik voor aardbevingen bespelen bij burgers in landen waar aardbevingen nauwelijks voorkomen. Deze burgers kennen aardbevingen immers enkel van de dramatische beelden in de media van aardbevingscatastrofes ver weg. Verstoken van eigen aardbevingservaring en correcte wetenschappelijke informatie desbetreffend, zijn deze burgers een gemakkelijke prooi voor stemmingmakerij, zowel vanuit de hoek van de milieu-activisten als vanuit de hoek van de media (zie ook 'Hou toch op!'). Een dergelijk discours zou immers totaal niet pakken in aardbevingsgevoelige regio's met een aardbevingscultuur, zoals Japan (zie ook 'Op bezoek in het land van aardbevingen (V) - aardbevingscultuur') of Californië (zie ook 'Een struisvogel in San Francisco').

Maar de wetenschap leert ons ook dat al die ingrepen in de ondergrond misschien niet zo onschuldig zijn, zeker in de directe nabijheid van bestaande - al of niet actieve - tektonische breukstructuren (zie 'Aardbeving of klimaatopwarming?'). Het lijkt me dan ook een evidentie dat in de toekomst elke grootschalig ontginnings- of infrastructuurproject in de diepe ondergrond - waar ook ter wereld - een aardbevingsluik heeft, waarbij het gevaar op geïnduceerde aardbevingen eerst onderzocht wordt vóór het toekennen van enige vergunning, waarbij aardbevingsactiviteit continu gemonitord wordt tijdens de ondergrondse activiteit, én waarbij de ondergrondse activiteit gereguleerd wordt al naargelang de evolutie in aardbevingsactiviteit, zowel dichtbij als ver weg.

 

 

Gegevens over aardbevingsactiviteit in 2013 te vinden op de wikipediapagina Earthquakes in 2013.



Geschreven in Aardbevingen | 0 Reacties | Vaste link | Afdrukken


Glijmiddel

29. December 2013, 18:00

De 'monsteraardbeving', die op 11 maart 2011 toesloeg voor de kusten van het Japanse Honshu, veroorzaakte ook een ware schokgolf binnen de gemeenschap van de aardbevingswetenschappen. Deze aardbeving gedroeg zich totaal niet volgens het boekje. Empirische wetmatigheden over welke aardbevingen wel of niet mogelijk zijn in subductiezones, konden naar de prullenmand. De wetenschappelijke gemeenschap bleef achter met meer vragen dan antwoorden. Maar na twee jaar onderzoek komt diezelfde wetenschappelijke gemeenschap al met de eerste antwoorden naar buiten.

Dat de Mw 9.0 2011 Tohoku-Oki-aardbeving (zie ook '3-11' en 'Eénmaal in de duizend jaar') zo verwoestend uithaalde met een ongeziene tsunami, heeft vooral te maken met het uitzonderlijke feit dat de plaatgrensbreuk tot helemaal aan de oceaanbodem - tot in de diepste delen van de Japantrog, zo'n 7.500 meter onder zeeniveau - doorschoot. Op dit ondiepe deel van de plaatgrensbreuk is bovendien een verplaatsing tot ~50 meter opgemeten, waarschijnlijk het belangrijkste ingrediënt voor het opwekken van de tsunami buiten alle proporties.

Op deze figuur zie je schematische doorsnede van de convergerende plaatgrens - subductiezone - ter hoogte van de aardbevingshaard (hypocenter, aangeduid met kruis) van de Tohoku-Oki-aardbeving (met verticale hoogteoverdrijving). Ter hoogte van de Japantrog (Japan Trench) duikt de Pacifische plaat onder de Noord-Amerikaanse plaat (zie ook 'Op bezoek in het land van aardbevingen (I) - de plaattektonische knoop' voor plaattektonische context). In het geel is het 'vastzittende' segment van de plaatgrensbreuk aangeduid dat volgens de empirische aannamen zou verschuiven bij een verwachte aardbeving met een momentmagnitude van Mw ~7,5. In het rood is het effectief verschoven breuksegment - tot aan de zeebodem in de Japantrog - aangeduid tijdens de Tohoku-Oki-aardbeving (Mw 9.0). De JFAST boorlocatie C0019 is ook aangeduid.

 

Wat zegt het boekje?

In de algemeen aanvaarde modellen voor de aardbevingsactiviteit op een plaatgrensbreuk in een subductiezone wordt de plaatgrensbreuk in drie grootschalige segmenten opgedeeld. Deze opdeling hangt in belangrijke mate af van de materiaaleigenschappen (bv. wrijving, type gesteente, ouderdom gesteente) en de algemene structuur van de contactzone tussen de twee tektonische platen (bv. helling van subductiezone). Centraal bevindt zich het 'vastzittende' ('locked'), seismogene breuksegment van de plaatgrensbreuk. Op dit segment is de wrijving zo hoog dat elke verschuiving volledig geblokkeerd wordt en er dus enorme hoeveelheden elastische spanning worden opgebouwd. Eenmaal de spanning zo hoog is opgelopen, wordt de wrijving toch overwonnen, vindt er een verschuiving plaats en komt de elastische spanningenergie vrij onder de vorm van een typische 'megathrust' aardbeving. Aan de onderzijde van dit 'vastzittende' breuksegment is de temperatuur al zo hoog opgelopen (> ~350°C) dat het gesteente zich eerder plastisch gaat gedragen. Op dit diepere segment doet de verschuiving zich continu en geleidelijk voor. De plaatgrensbreuk 'kruipt' ('aseismic creep') hier als het ware. Elastische spanningen kunnen zich nauwelijks opbouwen, waardoor het 'kruipen' van dit breuksegment zich aseismisch voordoet. Aan de bovenzijde van het 'vastzittende', seismogene segment vinden we weerom een aseismisch 'kruipend' breuksegment. In dit ondiepe deel van de plaatgrensbreuk is de wrijving nog onvoldoende om de nodige spanning op te bouwen om aardbevingen te initieren. Ook zijn de sedimenten nog niet omgevormd tot vaste gesteenten, waardoor deze ongeconsolideerde, waterverzadigde sedimenten zich ook eerder plastisch gedragen. Ook op dit ondiepe segment doet de verschuiving zich weerom geleidelijk en continu voor ('aseismic creep'). 

Op deze figuur (uit Wang et al. 2012) is het algemeen aanvaard model voor de aardbevingsactiviteit op een plaatgrensbreuk weergegeven. (1) breuksegmenten waarlangs zich aseismische 'kruip' voordoet; (3) centrale 'vastzittende' ('locking') breuksegment waarop de 'magathrust' aardbevingen zich voordoen.

 

JFAST

We weten allemaal dat het voor het oplossen van een misdaad essentieel is dat forensische specialisten zo snel mogelijk de misdaadscène moeten kunnen onderzoeken, voor dat cruciale sporen verloren gaan. Dit is dan ook het uitgangspunt van JFAST, het Japan Trench Fast Drilling Project met het boorschip Chikyu. Amper een jaar na de verwoestende aardbeving - in het voorjaar 2012 - wordt het ondiepe, verschoven segment van de plaatgrensbreuk - de 'misdaadscène' - doorboord, worden gesteentemonsters genomen en wordt diep in het boorgat een laboratorium geïnstalleerd.

Boring JFAST C0019 (IODP expeditie 343 & 343T - 01.04-24.05.2012 & 05.06-19.06.2012) is geplaatst ter hoogte van het ondiepe deel van de plaatgrensbreuk waarop zich de grootste verplaatsing (tot ~50 meter) heeft voorgedaan. De locatie bevindt zich zo'n 200 km ten oosten van de Japanse kust. De boring wordt uitgevoerd op een diepte van ongeveer 6.900 meter onder zeeniveau, een waar technologisch huzarenstukje!

De boring gaat eerst door de tip van de accretiewig ('accretion prism'), de bijeengeschraapte sedimenten ten gevolge van miljoenen jaren subductie. Dit materiaal, voornamelijk opgebouwd uit Pliocene en Pleistocene kleistenen, behoort toe tot de bovenliggende Noord-Amerikaanse plaat ('upper plate'). Op zo'n 820 meter wordt de plaatgrensbreuk doorboord en bereikt men daaronder de basaltische gesteenten, kleistenen en cherten van de onderliggende Pacifische plaat ('lower plate').

Op deze figuur (Chester et al. 2013) is de locatie van boring JFAST C0019 terug te vinden. (A) Kaartje van het gebied rond het epicentrum (rode ster) van de Tohoku-Oki-aardbeving; de contouren geven de verschuivingen weer; de boorlocatie bevindt zich ter hoogte van het breuksegment met de maximale verschuiving. (B) doorsnede ter hoogte van de breuklocatie, op basis van seismische gegevens. (C) detail van het seismische profiel ter hoogte van de boorlocatie.

 

Glijmiddel

Een eerste verrassende ontdekking is dat al de wegduikende plaatbeweging van de Pacifische onder de Noord-Amerikaanse plaat (aan een gemiddelde snelheid van 83 mm per jaar) over die vele miljoenen jaren zich volledig localiseert op de plaatgrensbreuk. Bovendien is de plaatgrensbreuk amper 4,8 meter dik (Chester et al. 2013). De plaatgrensbreuk is ook opgebouwd uit een bijzonder materiaal, 'scaly clay'. Dit is een sterk verstoorde breukklei ('gouge'), bestaande uit lensvormige, zo goed als intacte kleilensjes, omgeven door glanzende breukvlakjes. Zo'n 'scaly clay' is typisch voor tal van actieve breuksystemen.

De klei die uitgesmeerd is langsheen de plaatgrensbreuk blijkt een diepzeeklei te zijn die typisch is voor de Pacifische diepzee ter hoogte van de Japantrog. Dat de totaliteit van de plaatbeweging zich concentreert in deze uitermate dunne kleilaag, wijst erop dat deze kleilaag veel 'zwakker' moet zijn dan het bovenliggende en onderliggende materiaal, voornamelijk opgebouwd uit kleigesteenten.

 

Op dit schema (Chester et al. 2013) zijn de materiaaleigenschappen weergegeven rondom de plaatgrensbreuk, zo'n 820 meter diep in het boorgat (tussen 800 en 850 meter diepte). Al deze materiaaleigenschappen wijzen op een 4,8 meter dikke zone van 'scaly clay' waarin alle beweging is opgenomen. De foto's illustreren het typische uiterlijk van een 'scaly clay' (lensjes aangeduid met stippellijnen).

 

Uiteindelijk blijken twee materiaaleigenschappen een cruciale rol te spelen in dit verhaal. Enerzijds de samenstelling van deze diepzeeklei. Deze pelagische klei is zeer rijk aan smectiet (78% van de mineraalinhoud van de klei) (Ujiie et al. 2013). Smectiet, een zwellend kleimineraal, heeft een ontzettend lage wrijfweerstand, een echt glijmiddel dus! Uit experimenten op het kleimateriaal uit de plaatrandbreuk (Ujiie et al. 2013) blijkt anderzijds dat een 'thermal pressurisation' in deze ondoorlatende kleilaag wel eens belangrijke rol zou hebben kunnen gespeeld, eenmaal het doorschuiven vanuit het 'vastzittende' segment van de plaatrandbreuk het ondiepe segment bereikte. Bij een snelle breukbeweging tijdens een aardbeving komt heel wat wrijvingswarmte vrij. Deze wrijvingswarmte kan het poriënwater in de waterverzadigde, ondoorlaatbare kleilaag opwarmen. Dit poriënwater zet uit en doet zo de vloeistofdruk in de kleilaag toenemen ('thermal pressurisation'). Uiteindelijk kan deze vloeistofdruk zo hoog oplopen dat de kleilaag als het ware vloeibaar wordt ('fluidised gouge'). Dat maakt dat er op dat moment geen houden meer aan is en dat de plaatgrensbreuk doorschiet tot aan de zeebodem ter hoogte van de diepzeetrog. De 'sporen' van deze wrijvingswarmte waren trouwens één jaar na de feiten nog steeds meetbaar (Fulton et al 2013). Temperatuursmetingen, diep in het boorgat ter hoogte van de plaatrandbreuk, geven immers een temperatuursafwijking aan van 0,31°C. Dit lijkt niet veel maar wijst wel op een belangrijke productie van wrijvingswarmte tijdens de Tohoku-Oki-aardbeving.

 

Op deze figuur (Ujiie et al. 2013) is een X-stralendiffractogram weergegeven van de pelagische klei ter hoogte van de Japantrog versus de hemipelagische klei ter hoogte van de Nankaitrog (zie 'Eénmaal in de duizend jaar' voor plaattektonische context van Nankaitrog). De pieken reflecteren de mineralogische samenstelling van de klei. Hieruit blijkt het zeer hoog gehalte (78%) aan smectiet in de klei ter hoogte van de Japantrog (eerste piek; Sm), terwijl het smectietgehalte (31%) ter hoogte van de Nankaitrog heel wat lager is. Het gedrag van de plaatgrensbreuk ter hoogte van de Nankaitrog kan dan ook heel sterk verschillend zijn van wat we gezien hebben ter hoogte van de Japantrog.  

 

Subductiezones, anders bekeken!

De 'monsteraardbeving', en bijhorende ongeziene tsunami, blijken uit dit onderzoek mogelijk het gevolg te zijn van het doorschieten van de plaatrandbreuk door een smectietrijke breukklei onder waterverzadigde, ondoorlatende omstandigheden. Dit zet de aardbevingswetenschappers nu natuurlijk aan andere plaatrandbreuken ter hoogte van de subductiezones rondom de Stille Oceaan, maar ook elders, anders te gaan bekijken. De samenstelling en materiaaleigenschappen van de kleisedimenten op de wegduikende plaat ter hoogte van de diepzeetrop zouden uiteindelijk wel eens bepalend kunnen zijn voor het gedrag van de plaatgrensbreuk. Mogelijk laat dit ons toe het risico op 'monsteraardbevingen' en 'megatsunami's' beter in te schatten dan vóór 3-11!

 

 

De eerste resultaten van dit onderzoek werden voorgesteld tijdens de Fall Meeting van de American Geophysical Union, begin december in San Francisco, en gelijktijdig gepubliceerd in drie publicaties in het decembernummer van Science:

  • Chester et al. 2013. Structure and Composition of the Plate-Boundary Slip Zone for the 2011 Tohoku-Oki Earthquake. Science 342(63), 1208-1211 - doi: 10.1126/science.1243719
  • Ujiie et al. 2013. Low Coseismic Shear Stress on the Tohoku-Oki Megathrust Determined from Laboratory Experiments. Science 342(63), 1211-1214 - doi: 10.1126/science.1243485
  • Fulton et al. 2013. Low Coseismic Friction on the Tohoku-Oki Fault Determined from Temperature Measurements. Science 342(63), 1214-1217 - doi: 10.1126/science.1243641




Geschreven in Aardbevingen | 0 Reacties | Vaste link | Afdrukken


Zalzala Jazeera

02. Oktober 2013, 12:00

En plots was het daar, als een gigantische puist steekt 'Zalzala Jazeera' nu - sinds 24 september 2013 - boven het zeeniveau uit in Padi Zirr, de baai ten westen van Gwadar, een stad gelegen aan de kust van de Arabische Zee in de provincie Beloetsjistan, Pakistan. En dit gebeurde net op het moment dat 380 km meer naar het Noorden de streek rond de stad Awaran, ook in de provincie Beloetsjistan, zwaar getroffen werd door een M7.7 aardbeving. Een oorzakelijk verband was snel gemaakt. Maar wat veroorzaakt op bijna 400 km van het epicentrum (ongeveer de afstand tussen de twee Europese hoofdsteden, Brussel en Straatsburg) dit bijzonder fenomeen? Wat ligt aan de oorsprong van dit 'aardbevingseiland' of 'Zalzala Jazeera'?

Op zo'n 2 km voor de kust, waar de Arabische Zee zo'n 15 à 20 meter diep is, steekt nu een bijna perfect koepelvormig eiland zo'n 20 meter boven zeeniveau uit. Het eiland heeft een oppervlakte van ongeveer 75 meter bij 90 meter. Het eiland steekt dus ongeveer 40 meter uit boven de omliggende zeebodem. De samenstelling van het eiland wordt omschreven als een mengsel van modder, zand, en kleisteen. Ooggetuigen spreken ook van ontsnappingen van ontvlambaar gas - waarschijnlijk methaan - die zich voordoen op het eiland. 

Deze satellietfoto (© NASA - Earth Observing-1 satellite) is genomen op 26 september 2013, twee dagen na de aardbeving. Het aardbevingseiland ('new island') is duidelijk zichtbaar.

Deze satellietfoto (© NASA - Earth Observing-1 satellite) is genomen op 17 april 2013. Geen eiland te bespeuren!

 

Moddervulkaan?

Dat het aardbevingseiland geen rechtstreeks gevolg kon zijn van de breukbeweging, die de aardbeving veroorzaakte, was voor iedereen onmiddellijk duidelijk. Daarvoor is de afstand tot het epicentrum veel te groot. Het eiland kon dan ook alleen maar ontstaan zijn door grondbewegingen, veroorzaakt door de doorkomende aardbevingstrillingen. Dergelijke 'secundaire' - 'off fault' - fenomenen zijn algemeen gekend, zeker bij zware aardbevingen. Waterverzadigde sedimenten kunnen door seismische trillingen plots vloeibaar worden, een fenomeen gekend als liquefactie of vloeibaarwording. Als een vloeibaar geworden sediment, modder of zand, dan onder druk uitgeperst wordt door het aardoppervlak, ontstaan moddervulkanen of zandvulkanen.

Maar wat veroorzaakte nu het aardbevingseiland? Is het een moddervulkaan, zoals in het merendeel van de berichtgeving terug te vinden is (bv. Scientias.nl, 27 september 2013)? Kijken we wat meer in detail naar de morfologie van het eiland, dan valt niet alleen de bijna perfecte koepelvorm op, maar ook het opmerkelijke barstenpatroon dat zichtbaar is op het eiland. Het lijkt wel de opengebarsten korst van een rijzend brood, niet echt een patroon dat je zou verwachten bij een moddervulkaan.

Bovendien is 'Zalzala Jazeera' geen uniek geval langsheen de Makrankust van Beloetsjistan. Zo werden meer dan 50 jaar geleden al vier aardbevingseilanden beschreven (Sondhi, 1947), veroorzaakt door de zware M8.1 Makranaardbeving, die - samen met de bijhorende tsunami - Beloetsjstain teisterde op 28 november 1945. Opmerkelijk is de grote overeenkomst tussen de aardbevingseilandjes van toen en het huidige aardbevingseiland.

 

Dit is een luchtfoto van één van de eilandjes, voor de kust van de stad Ormara, die gevormd werden ten gevolge van de M8.1 Makranaardbeving in 1945 (bron: paleoseismicity.org). Let vooral op het noordzuid-lopende barstenpatroon dat het koepelachtige eilandje doorsnijdt. Sondhi (1947) omschrijft dit barstenpatroon als 'frozen earth waves'.

 

Een puist op de zeebodem 

Het opmerkelijk barstenpatroon doet vermoeden dat 'Zalzala Jazeera', net als de verdwenen aardbevingseilanden, geen moddervulkaan is. Het eiland is niet gevormd door de uitbarsting van dieper gelegen, vloeibaar geworden klei- en/of zandsedimenten. Het barstenpatroon wijst eerder op hardere sedimentpakketten die openbarsten doordat ze opgestuwd worden in een koepelvormige opwelling. Door de koepelvormige opwelling ontstaan rekspanningen in de sedimentpakketten bovenop de koepel, vandaar het barstenpatroon. Dit proces is best vergelijkbaar met een typische vorm van magmatische instrusies, met name laccolieten. 

Een laccoliet is vooral gekend als een type van magmatische intrusielichamen (voor het eerst beschreven door Grove Karl Gilbert in 1877), waarbij het magma geïnjecteerd wordt tussen sedimentlagen. Hierdoor duwt het magma de bovenliggende sedimentlagen omhoog waardoor een koepelvormige opwelling ontstaat boven de intrusie. Door de opgebouwde rekspanningen kunnen de sedimentpakketten in de koepel openscheuren, waarlangs dan magma kan verder opwaarts kan geïnjecteerd worden (zie ook YouTube filmpje). Bovenop de koepel krijgt men een barstenpatroon, vergelijkbaar met de opengebarsten korst van een rijzend brood.

Het aardbevingseiland is dan ook ontstaan door de plaatselijke opwelling van de zeebodem, als ware het een gigantische puist. Maar wat veroorzaakte nu deze opwelling? Eigenlijk blijft dit tot op heden een onbeantwoorde vraag. Maar laten we toch een poging doen. Is het een vloeibaar geworden klei- of zandlaag die zijdelings is beginnen stromen en zich op één plaats begon te verzamelen in een uitstulping? Vergelijkbaar dus met het ontstaan van een zoutdiapier (zie ook YouTube filmpje). Of moeten we toch eerder de parallel trekken met een laccoliet en op zoek gaan naar een dieper liggende bron voor een 'vloeistof' of 'gas' dat dan naar boven toe 'geïnjecteerd' wordt en zo de koepelvormige opwelling veroorzaakt. Het feit dat gasontsnappingen van mogelijk methaan waargenomen zijn op het aardbevingseiland, zou wel eens kunnen wijzen dat methaanhydraten, die zich op grotere diepte onder de zeebodem bevinden (> 300m), door de seismische trillingen gedestabiliseerd raakten. Het vrijgekomen methaangas zocht zich een weg naar het aardoppervlak, verzamelde zich in een opwelling en stuwde de zeebodem omhoog.

Zalzala Jazeera heeft als uitzonderlijk geologisch fenomeen het wereldnieuws gehaald ... ten spijt van de vele slachtoffers van de aardbeving zelf. Alleen zal het eiland geen lang leven beschoren zijn. Na enkele maanden, wanneer de onderliggene gas- en/of vloeistofdruk wegvalt, zal het ineenstorten en terug onder de golven verdwijnen ... net als een puist.

 

 



Geschreven in Aardbevingen | 0 Reacties | Vaste link | Afdrukken


Aardbeving of klimaatopwarming?

26. Juli 2013, 18:00

Aardbeving of klimaatopwarming, het lijkt op het eerste gezicht nogal een vreemd dilemma. Welk risico vinden we als maatschappij het meest aanvaardbaar? Het mogelijke risico van door de mens opgewekte aardbevingen bij het winnen van geothermische energie? Of investeren we niet meer in 'klimaatvriendelijke' geothermische energie omdat het risico op geïnduceerde aardbevingen verre van onbestaande is? Deze nogal bizarre vraag gooit aardbevingspecialist Emily Brodsky (UC Santa Cruz) ons voor de voeten in een interview met NBC News ('Fracking and energy exploration connected to earthquakes, say studies', NBC News, 11 juli 2013) naar aanleiding van haar zopas gepubliceerde onderzoek naar geïnduceerde seismiciteit in het Salton Sea geothermisch veld in zuidelijke Californië (VS).

Geothermie en geïnduceerde aardbevingen
Opmerkelijk in deze studie (Brodsky & Lajoie 2013) is dat er een sterke correlatie blijkt te zijn tussen de geïnduceerde, lange-termijnseismiciteit (aardbevingstempo = aantal aardbevingen per dag) en de netto productie (injectie & extractie) van vloeistoffen aangewend voor het winnen van de geothermische warmte uit de diepte (zie figuur 1). Dus niet enkel is er een correlatie met het tempo waarmee vloeistoffen worden geïnjecteerd, wat algmeneen werd verondersteld binnen de wetenschappelijke gemeenschap (zie ook verder), maar ook met het tempo waarmee vloeistoffen worden ontrokken uit het geothermische reservoir op 1 à 2,5 km diepte. Vooral dat laatste is onverwacht. Deze verrassende correlatie blijkt zelfs zo goed te zijn dat er een voorspellende kracht in schuilt: vanuit de netto productie valt immers de graad van seismiciteit te voorspellen.

In het geval van het Salton Sea geothermisch veld blijft er echter één grote onbekende: wat is de impact van de exploitatie van dit geothermische veld op de naburige San Andreasbreuk? Zou de veelvoudige injectie en extractie van vloeistoffen tijdens de productie van dit geothermisch veld op termijn de 'Big One' het zuidelijke segment van de San Andreasbreuk kunnen aanvuren ('triggering')? Op die vraag kan echter niemand voor het ogenblik een zinvol antwoord geven ...

Figuur 1 - Op deze figuur (Brodsky & Lajoie 2013) zie je voor de periode van 1982 (begin productie) tot 2011 enerzijds het tempo van netto productie van vloeistoffen (injectie & extractie) (blauwe lijn) en anderzijds het tempo (aantal aardbevingen per dag) van geïnduceerde seismiciteit (groene lijn). Vooral in de periode na 2006 is de bijna perfecte 'match' tussen beide curven veelbetekenend!

 

Antropogene aardbevingen
De huidge controverse rond schaliegas en de daarmee geassocieerde vermaledijde techniek van hydraulische fracturatie (zie ook 'Water onder druk') - 'fracking' in de volksmond - heeft ertoe geleid dat door de mens opgewekte aardbevingen, of antropogene aardbevingen, plots in het centrum van de belangstelling zijn komen te staan. Milieuactivisten en andere 'groene' belangengroepen, die tegen elke mogelijk ontginning van niet-conventionele fossiele brandstoffen (bv. schaliegas, steenkoolgas) zijn,  gebruiken - of is het eerder misbruiken - elk mogelijk risico op geïnduceerde aardbevingen in hun - trouwens zeer succesvolle - campagnes om lokale gemeenschappen bang te maken en op te hitsen tegen elke mogelijke industriële activiteit die de ondergrond beroert (zie ook 'Links en anti-wetenschap' en 'Uit de loopgraven'). Hoe deze georkestreerde heisa rond geïnduceerde seismiciteit lokale gemeenschappen overgevoelig maakt, wordt mooi geïllustreerd door het groeiende Groningse verzet tegen de aardgaswinning naar aanleiding van de Mw 3,6 2012 Huizinge aardbeving (zie ook 'Paniek in Groningen').

Opmerkelijk alvast is dat deze milieuactivisten zeer selectief zijn in hun verontwaardiging over antropogene aardbevingen, en als de dood zwijgen over geïnduceerde seismiciteit in het geval van de ontginning van 'klimaatvriendelijke' geothermische energie, waarbij uiteindelijk zeer gelijkaardige technieken, zoals hydraulische fracturatie, aangewend worden. Zo moest een geothermisch project ('Hot Dry Rock Enhanced Geothermal System') in het Zwitserse Basel in 2009 worden afgeblazen nadat de injectie van vloeistoffen in de sokkel onder de stad, nodig om de geothermische warmte op te vangen, in 2006 en 2007 aanleiding had gegeven tot verschillende lichte aardbevingen met een momentmagnitude groter dan 3 (vergelijkbaar met het Groningse verhaal) (zie bv. 'Quake Threat Leads Swiss to Close Geothermal Project', New York Times, 10 december 2009) . En het hierboven geschetste aardbevingsriscio van het geothermische project in Salton Sea stelt alvast ook niet echt gerust ...

Figuur 2 - Op dit schema (Ellsworth 2013) wordt geïllustreerd hoe injectie en/of extractie van vloeistoffen aardbevingen kan opwekken. Ofwel is er een rechtstreekse verbinding - al of niet over grote afstand - tussen het doorlatende reservoir en een breuk (links); injectie van vloeistoffen kan dan de poriëndruk langsheen de breuk zodanig verhogen dat de breuk verzwakt, het uiteindelijk begeeft en dus een aardbeving veroorzaakt (bv. 2011 Mw 5,6 Oklahoma aardbeving). Ofwel is er geen rechtstreekse verbinding tussen reservoir en breuk (rechts); hier kan de verandering van de aanwezige massa van de poriënvloeistof in het reservoir door injectie of extractie de druk op een onderliggende breuk zodanig veranderen ('elastic loading') dat de breuk verzwakt, het uiteindelijk ook begeeft en een aardbeving veroorzaakt (bv. 2011 Mw 5,1 Lorca aardbeving).

 

Elke industriële activiteit die ingrijpt in de diepe ondergrond kan uiteindelijk aanleiding geven tot geïnduceerde aardbevingen. Deze aardbevingen kunnnen worden opgewekt zowel bij het ontrekken van vloeistoffen (bv. grondwater, aardolie) en gassen (bv. aardgas, steenkoolgas) uit diepe ondergrondse reservoirs, als bij het injecteren van vloeistoffen (bv. 'fracking', berging afvalwater, geothermie) en gassen (berging koolzuurgas) in de diepe ondergrond. Deze relatie tussen ondergrondse activiteiten en aardbevingen blijft echter een veronderstelling, die nog steeds wetenschappelijk zeer moeilijk hard te maken is. Het samenvallen in de tijd impliceert immers niet dat er sowieso een causaal verband is: "Coincidence is not causality"! Uiteindelijk valt er fysisch geen onderscheid te maken tussen een 'natuurlijke' en een 'antropogene' aardbeving.

Al is het zeer aannemelijk dat bijvoorbeeld de sterk toegenomen seismische activiteit in de centrale en oostelijke regio's van de Verenigde Staten sinds 2000 (zie figuur 3) in verband kan gebracht worden met de toegenomen booractiviteit die verband houdt met de Amerikaanse schaliegasrevolutie. Waar 'normaal' 21 aardbevingen per jaar geregistreerd worden, loopt dit de laatste jaren sterk op, tot zelfs 188 geregistreerde aardbevingen in 2011, meer dan 8 maal de lange-termijnachtergrondwaarde (Ellsworth 2013). 

 

Figuur 3 - Op deze grafiek (Ellsworth 2013) is het cumulatief aantal aardbevingen, opgemeten in de centrale en oostelijke regio's van de Verenigde Staten (zie klein kaartje met epicentra), voor de periode 1967-2012 uitgezet. Zo bekomt men een lange-termijnaardbevingstempo van ongeveer 21 aardbevingen per jaar (stippellijn). Sinds 2000 wijkt het effectieve aardbevingstempo (rode lijn) hiervan af tot meer dan 100 aardbevingen per jaar.

 

 

 

Maar niet zozeer 'fracking' blijkt een probleem te stellen (zie ook 'Uit de loopgraven'), waarschijnlijk omwille van de relatief kleine volumes geïnjecteerde vloeistof en de korte tijdsduur van een 'frac job'. Door het opbreken van het gesteente veroorzaakt 'fracking' - of hydraulische fracturatie (zie ook 'Water onder druk') - nu net opzettelijk micro-aardbevingen (Mw < 1). Enkel in het geval dat de 'frac'-vloeistof weglekt naar een nabije breuk (zie figuur 2), kan dit een zwaardere aardbeving op deze breuk opwekken (zie ook verder). Dit gebeurde bijvoorbeeld in het voorjaar van 2012 toen een reeks van geïnduceerde aardbevingen met een maximum magnitude M 2,3 de omgeving van het Britse Blackpool opschrikte, net toen een 'frac job' aan de gang was (zie 'Fracking and earthquake hazard' - BGS).

De verhoogde seismiciteit in de centrale en oostelijke VS is dan ook hoogstwaarschijnlijk toe te schrijven aan de jarenlange berging van afvalwaters in de diepe ondergrond via injectieboorputten (zie figuur 2). Vooral injectievelden die langdurig in gebruik zijn, waar grote volumes geïnjecteerd zijn, en die in de onmiddelijke omgeving van breuksystemen te vinden zijn, blijken uiteindelijk problematisch. Langdurige injectie van grote hoeveelheden afvalwaters veroorzaken immers een steeds groter wordende invloedsfeer door de geleidelijke diffusie van de poriëndruk weg van het injectiepunt, wat tot verrassingen kan leiden. Zo bijvoorbeeld starte de aardbevingsequentie in november 2011 in het Prague injectieveld (Oklahoma) op 1,5 km van injectieputten die al 18 jaar in gebruik waren (zie ook figuur 4). Op 6 november 2011 culmineerde dit in de Mw 5,6 Oklahoma aardbeving - tot op heden de zwaarste geïnduceerde aardbeving ooit opgemeten.

De injectie van vloeistoffen in de diepe ondergrond kan een dubbel effect hebben op breuksystemen in de diepe ondergrond (zie figuur 2). Ofwel is er een doorlatende verbinding tussen het vloeistofreservoir en het breuksysteem. De infiltrerende vloeistof kan zo de breuk verzwakken door een deel van de 'normaalspanning' die de breuk blokkeert, weg te nemen. Onder de aanwezige 'schuifspanning' kan de breuk het dan begeven, met een aardbeving tot gevolg. Als er geen verbinding is tussen vloeistofreservoir en breuksysteem, kan de injectie van grote volumes vloeistof nog altijd een indirecte invloed hebben door een elastische belasting ('elastic loading') van een onderliggend breuksysteem. Verhoogde poriëndruk in de onmiddellijke omgeving van de breuk, kan deze immers weerom verzwakken, zodat ze uiteindelijk begeeft en een aardbeving veroorzaakt. Naast een elastische belasting, kan er ook een elastische ontlasting optreden door het onttrekken van grote volumes vloeistof uit een reservoir. Zo heeft de decennialange onttrekking van grondwater de dodelijke 2011 Mw 5,1 Lorca aardbeving (zie ook 'Knoei niet met wrijving!') geïnduceerd. Maar cruciaal in al deze gevallen is dat we te maken hebben met breuksystemen die al kritisch onder spanning staan ('critically loaded faults'); het enige wat het menselijke ingrijpen dan ook doet, is ervoor zorgen dat de breuk 'wat vroeger dan gepland afgaat'.

 

Een extra duwtje
Maar er is meer! Recent onderzoek van Nicholas van der Elst (Columbia University) en zijn collega's (van der Elst et al. 2013) toont aan dat gebieden met een potentieel risico op geïnduceerde seismiciteit, plots ook overgevoelig blijken te zijn voor het dynamisch aanvuren ('dynamic triggering') van aardbevingen door oppervlaktegolven van verre, zware (Mw > 7) aardbevingen ('teleseismic loading') (zie ook 'Aardbeving van het jaar').

In injectievelden is de diepe ondergrond 'doornat', voldoende om met een 'extra duwtje' door vloeistof geïnduceerde aardbevingszwermen ('earthquake swarms') op te wekken. De daarmee geassocieerde hydraulische fracturatie creëert zo nieuwe permeabiliteitstructuren (zie ook 'Water onder druk'), die dan ook weer vloeistofbewegingen in de diepe ondergrond teweeg kan brengen, ook naar kritisch onder spanning staande breuken in de omgeving van de injectievelden. Deze breuksystemen kunnen zo nog dichter bij hun kritische drempelwaarde gebracht worden ... en het na een tijdje begeven en een - mogelijk zware -aardbeving veroorzaken. Een 'extra duwtje', zoals de voorbijgaande extra spanning van de oppervlaktegolven van verre, zware aardbevingen, kan dus de spreekwoordelijke druppel betekenen die de kritisch onder spanning staande breuk uiteindelijk doet doorschieten. Zo blijkt uiteindelijk de 2011 Mw 5,6 Oklahoma aardbeving (6 november 2011) aangevuurd te zijn door de zware 2011 Mw 9,0 Tohoku aardbeving (11 maart 2011) (zie figuur 4). De Oklahoma aardbeving blijkt dus een aangevuurde, geïnduceerde aardbeving ('triggered induced earthquake') te zijn! Opvallend is wel dat dit 'seismische gedrag' verschilt van injectieveld tot injectieveld. Vergelijk maar het Prague injectieveld in Oklahoma (zie figuur 4) met het Snyder injectieveld in Texas (zie figuur 5). 

Figuur 4 - Op deze figuur (van der Elst et al. 2013) is de seismische activiteit (aantal aardbevingen met bepaalde magnitude) weergegeven in het Prague injectieveld in de staat Oklahoma sinds 2010 (zie A). De kleurcode van de individuele aardbevingsbolletjes komt overeen met een injectieboorput (zie B). De seismische rust in dit injectieveld werd plots verstoord door een opstekende aardbevingszwerm ('earthquake swarm'), die amper 16 uur na de 2010 Mw 8,8 Maule aardbeving (Chili) (zie ook 'Een 'seismisch gat' gedicht') op gang kwam. Die aardbevingszwerm gaat meerdere maanden duren. De 2011 Mw 9,0 Tohoku aardbeving (Japan) (zie ook 'Eénmaal in de duizend jaar') lijkt geen invloed te hebben op deze aardbevingsactiviteit, al ware het niet dat de Tohoku aardbeving uiteindelijk de zware geïnduceerde Mw 5,6 Prague/Oklahoma aardbeving (rode ster) - 8 maanden later - heeft aangevuurd. De 2012 Mw 8,6 Sumatra aardbeving (zie ook 'Aardbeving van het jaar') vuurt terug een kleine aardbevingszwerm aan (zie C), die echter nauwelijks te onderscheiden is van de naschoksequentie van de Oklahoma aardbeving. 

Figuur 5 - Op deze figuur (van der Elst et al. 2013) is de seismische activiteit (aantal aardbevingen met bepaalde magnitude) weergegeven in het Snyder injectieveld in de staat Texas sinds 2009 (zie A). De kleurcode komt overeen met een injectieboorput (zie B). In tegenstelling tot het Prague injectieveld in Oklahoma, is het hier de 2011 Mw 9,0 Tohoku aardbeving (Japan) (zie ook 'Eénmaal in de duizend jaar') die een aardbevingszwerm van geïnduceerde aardbevingen aanvuurt (zie C). 6 maanden later culmineert dit in een Mw 4,3 aardbeving (rode ster), dus weerom een aangevuurde, geïnduceerde aardbeving. Noch de Maule aardbeving, noch de Sumatra aardbeving lijken enige invloed gehad te hebben op de seismische activiteit in dit injectieveld.

 

 

Onderzoek en regelgeving
Uit deze recente studies blijkt dat we eigenlijk nog heel weinig weten over wat er allemaal gaande is in de diepe ondergrond wanneer we er vloeistoffen of gassen aan onttrekken of in injecteren. En uit wat we leren, blijkt het verhaal alleen maar complexer - en boeiender - te worden. De weg is nog lang! Het gevaar bestaat dan ook dat zo het sloganeske geroep aan de kantlijn door milieuactivitisten de overhand krijgt op de tijdrovende wetenschappelijke zoektocht naar een beter begrip van het hydromechanische gedrag van de diepe ondergrond. En dat vooral deze kennis noodzakelijk is in tijden waarin steeds meer een beroep zal gedaan worden op de diepe ondergrond (zie ook 'Een ruimtelijk plan van de ondergrond'), bewijzen deze studies rond geïnduceerde seismiciteit.

In gebieden waar ondergrondse industriële activiteiten zich ontplooien, kan de kennis van de spanningstoestand en de sterkte van de aanwezige breuken ons in de mogelijkheid stellen in te schatten wat deze breuken eigenlijk nog aankunnen van extra spanning. Ook is duidelijk dat in deze gebieden de geïnduceerde seismiciteit nauwlettend moet gemonitord worden. Uiteindelijk moet zich dat dan vertalen in een regelgeving die de seismische veiligheid in het gebied zoveel mogelijk moet garanderen. Zo blijkt uit de studie van van der Elst et al. (2013) het voor de hand te liggen dat na een zware (Mw > 7) aardbeving, waar ook ter wereld, elke aanvuring van een geïnduceerde aardbevingszwerm moet leiden tot het stilleggen van elke ondergrondse injectie- of extractieactiviteit, zeker in uiterst aardbevingsgevoelige gebieden, zoals het Salton Sea geothermisch veld (Brodsky & Lajoie 2013). Ook moeten een aantal drempels van aanvaardbare geïnduceerde seismische activiteit worden ingebouwd in de regelgeving die uiteindelijk de productie (bv. volumes en tempo van injectie/extractie) reguleert om zo het kritisch onder spanning brengen van nabije breuksystemen zoveel mogelijk te vermijden (Ellsworth 2013).

Onderzoek, monitoring en daaruit voortvloeiende regulering is de beste beveiliging tegen een mogelijk risico op zwaardere - mogelijk schadelijke - geïnduceerde aardbevingen verbonden aan ondergrondse industriële activiteiten, ongeacht of het nu over schaliegaswinning of geothermie gaat. Enkel zo zullen we niet moeten kiezen tussen aardbeving of klimaatopwarming ...

 

 



Geschreven in Aardbevingen | 0 Reacties | Vaste link | Afdrukken


Paniek in Groningen

04. Februari 2013, 21:00

De stoppen sloegen even door in Groningen. De aardbevingsapocalyps leek onvermijdelijk. De dijken zouden in elkaar zakken en een gigantisch gebied in Noord-Nederland zou onder water komen te staan. Zowel minister van Economische Zaken Henk Kamp als de minister-president Mark Rutte reisden af naar Groningen om de gemoederen te bedaren. En dit alles omwille van een recent vrijgegeven studie (in het kader van een brief van Minister van Economische Zaken Henk Kamp aan de Tweede Kamer, 25.01.2013) van het Staatstoezicht op de Mijnen (SodM), waarin de waarschijnlijkheden van aardbevingen met een hogere magnitude geïnduceerd door de Groningse gaswinning, worden geëvalueerd.

De krantenartikels logen er weer niet om! Trouw kopt "Gaswinning zorgt voor 'levensgevaarlijke toestanden'" (Trouw, 28.01.2013). "Er kunnen doden vallen" staat te lezen in De Telegraaf (28.01.2013). En Business Nieuwsradio BNR gaat nog een stapje verder: "Gaswinning kan leiden tot een nationale ramp" (BNR, 30.01.2013). Volgens de media kunnen zich in Noord-Groningen aardbevingen met een magnitude van 4 tot 5 (op de Richterschaal) in de toekomst voordoen. Plots zijn de Noord-Groningse huizen geen stuiver meer waard. De vrees groeit dat er slachtoffers zullen vallen bij de volgende aardbevingen. En als de dijken dan nog bezwijken onder het aardbevingsgeweld, staat niet alleen Noord-Nederland onder water, maar valt ook de aardgaswinning volledig stil ... een nationale ramp! Algemene paniek!

 

In het BNR-artikel weet Bert Middel, dijkgraaf van waterschap Noorderzijlvest, ons te vertellen: “De laatste aardbeving die we hadden in het gebied was 3,2 op de schaal van Richter en die was al behoorlijk heftig. Een aardbeving met de kracht van 5,0 op de schaal van Richter is 25 keer zo sterk, dan zakken dijken in”. En in de Volkskrant ("Aardbeving Loppersum was zwaarder dan gedacht", 29.01.2013) staat te lezen: "De aardbeving die in augustus 2012 het dorpje Huizinge in de Groningse gemeente Loppersum trof, was niet 3,4 maar 3,6 op de schaal van Richter. ... De aardbeving blijkt dus twee keer zo zwaar te zijn dan eerder gedacht. De schaal van Richter telt namelijke 'logaritmisch', wat zoveel inhoudt dat een aardbeving van 4,0 op de schaal tien keer zo zwaar is als een aardbeving van 3,0 op die schaal". Wat is het nu? 3,2, 3,4 of 3,6 op de schaal van Richter? En is een aardbeving van 5,0 nu ongeveer 25 keer sterker dan een aardbeving van 3,2, of moet het ongeveer 100 (10 x 10) keer sterker zijn? Of wat?

 

De 16.08.2012 Huizinge aardbeving

Deze aardbeving is de 'zwaarste' geïnduceerde aardbeving die ooit in Nederland bij gaswinning is opgemeten. De aardbeving deed zich voor op 16 augustus 2012. Het epicentrum lag bij Huizinge, gemeente Loppersum (53,3547N - 6,6571E). De aardbevingshaard - het hypocentrum - lag op een diepte van ongeveer 3 km, de gemiddelde diepte van het gasveld in Groningen. De initieel berekende lokale magnitude is ML 3,4. De nadien berekende momentmagnitude is Mw 3,6. Dit laatste vertaalt zich in een verschoven cirkelvormige breukoppervlak van ongeveer 0,5 km², met een straal van 390 ± 110 m, en met een gemiddelde verplaatsing van 5 ± 3 cm. Wat de Volkskrant meldt ("Aardbeving Loppersum was zwaarder dan gedacht", 29.01.2013) is dan ook compleet fout. De magnitude is niet bijgesteld, alleen herberekend op de magnitudeschaal die nu wereldwijd aangewend wordt, net omdat de momentmagnitude een betere maat is voor de hoeveelheid vrijgegeven energie bij een aardbeving. Alleen is het zo dat beide magnitudeschalen normaal gecorreleerd zijn in dit magnitudebereik. De procedure ter bepaling van de lokale magnitude ML in de Groningse context is dan ook aan een bijstelling toe volgens het KNMI.

Het macroseismisch epicentrum, met een maximum intensiteit VI is gelegen op ongeveer 2 km ten noordoosten van het instrumentele epicentrum (zie bovenstaande figuur). Deze intensiteit wil zeggen dat iedereen de aardbeving goed gevoeld heeft en dat er beperkte schade optreedt. Er zijn in totaal 2500 schadegevallen ingediend bij de Nederlandse Aardolie Maatschappij (NAM). Dat er zoveel schadegevallen zijn, heeft alles te maken met de relatief ondiepe aardbevingshaard. Normaal overschrijdt bij een aardbeving van deze magnitude ('minor earthquake') de intensiteit III (vergelijkbaar met het trillen bij het langsrijden van een zware vrachtwagen) niet.

 

Geïnduceerde seismiciteit

Dat gaswinning gepaard gaat met geïnduceerde seismiciteit is algemeen geweten. Door de exploitatie van een gasreservoir - vergelijk het best met een spons met gas in de poriën - compacteren de gasvoerende lagen beetje bij beetje. Dit brengt spanningen met zich mee. Deze spanningen kunnen er uiteindelijk voor zorgen dat er breuken ontstaan of dat bestaande breuken doorschuiven ... met aardbevingen tot gevolg. Het unieke aan het Groningse gasveld - het grootste in Europa - is natuurlijk dat het onder een dichtbevolkt gebied is gelegen (in tegenstelling tot vele andere gasvelden die onder zee gelegen zijn) (zie figuur onderaan). De kleine aardbevingen worden dan ook gevoeld, of kunnen zelfs lichte schade veroorzaken aan gebouwen.

Sinds 1991 zijn er meer dan 585 geïnduceerde aardbevingen geregistreerd. Ongeveer 200 van deze aardbevingen had een lokale magnitude ML ≥1,5. Op 16 augustus 2012 deed zich de 'zwaarste' aardbeving tot nu toe voor, met een lokale magnitude ML 3,4. Naar aanleiding van deze aardbeving voerde het Staatstoezicht op de Mijnen (SodM) een studie uit naar de waarschijnlijkheden van aardbevingen met een hogere magnitude in het Groningse gasveld (Reassessment of the probability of higher magnitude earthquakes in the Groningen gas field - Muntendam-Bos, A.G. & de Waal, J.A.). 


Op deze kaart van Groningen is duidelijk het verband te zien tussen het voorkomen van aardbevingen (alle aardbevingen in de periode 1996-2012) en het Groningse gasveld (in groen).

 

Een eerste belangrijk vaststelling is dat de cumulatieve vrijgave aan seismische energie opmerkelijk samenloopt met de cumulatieve productie bij de gaswinning (zie figuur onderaan). De jaarlijkse productie is sinds 2000 inderdaad sterk toegenomen van 20 à 30 miljard m³ naar 45 à 50 miljard m³. Vanaf 2003 is ook te zien dat de seismische energievrijgave steeds meer gebeurt door aardbevingen met een hogere magnitude (ML ≥3) (zie de trapjes op de figuur). Vandaar ook dat het SodM adviseert om de productiesnelheid in een keer drastisch te halveren ten opzichte van de huidige productiesnelheid van 50 miljard m³, om zo het aantal aardbevingen alsook de kans op 'zwaardere' aardbevingen sterk te reduceren, natuurlijk met alle economische (voor de NAM) en budgettaire gevolgen (voor de Nederlandse staat) van dien. 

 

Opmerkelijk is ook dat er een tijdsverband blijkt te zijn tussen het voorkomen van de aardbevingen met een hogere magnitude en de jaarlijkse productiecyclus van de gaswinning in de zomer (lage productie) en in de winter (hoge productie) (zie figuur onderaan). De 'zwaardere' aardbevingen blijken steeds zo'n 6 à 9 maanden na de winterproductiepiek voor te komen.

 

 

De frequentie van voorkomen van aardbevingen met een bepaalde magnitude blijkt ook mooi de Gutenberg-Richterwet te volgen. De b-waarde benadert 1, typisch voor zowel natuurlijke als geïnduceerde aardbevingen. Dit betekent dat aardbevingen met een magnitude ≥2,5 ongeveer 10 maal minder waarschijnlijk zijn dan aardbevingen met een magnitude ≥1,5. Of dat aardbevingen met een magnitude ≥3,5 ongeveer 10 maal minder waarschijnlijk zijn dan aardbevingen met een magnitude ≥2,5, of ongeveer 100 maal minder waarschijnlijk dan aardbevingen met een magnitude ≥1,5. Enzovoort. En trouwens, bij elke stap in de magnitudeschaal komt er ongeveer 32 maal zoveel seismische energie vrij. Dus een aardbeving met een magnitude 4,0 is dus 32 keer zo zwaar - en dus niet tien keer ("Aardbeving Loppersum was zwaarder dan gedacht", 29.01.2013) - als een aardbeving met een magnitude 3,0.

De belangrijkste conclusie uit deze studie is wellicht dat de analyse van de Groningse seismiciteit NIET toelaat om een maximaal mogelijke magnitude af te leiden. Hierbij wordt wel gemeld dat er hoogstwaarschijnlijk wel zo'n maximaal mogelijke magnitude is, maar deze kan enkel bepaald worden door een diepgaandere seismotektonische studie van de aanwezige breuksystemen in het gebied. Een dergelijke studie in het Bergermeer gasveld (nabij Alkmaar) wijst voor de context van dit veld op een maximaal mogelijke lokale magnitude van ML 3,9. Uit de literatuur valt verder af te leiden dat de 'zwaarste' geïnduceerde aardbeving bij gas- of oliewinningen wereldwijd een magnitude had van ML 4,2 (in het Lacq-gasveld in het zuiden van Frankrijk). Hieruit wordt aangenomen dat een aardbeving met een magnitude ML ≥5,0 hoogstwaarschijnlijk niet te verwachten is in de context van een gaswinning. Maar de conclusie die de media - en dus uiteindelijk ook het publiek - hieruit trekt, met name dat aardbevingen met een magnitude tussen ML 4 en 5 te verwachten zijn, is dan ook fout! Uit de conclusie 'waarschijnlijk niet groter dan' kan je niet besluiten 'dus wel mogelijk tot'! Een nuance die het verschil maakt tussen feitelijke berichtgeving en stemmingmakerij.

Sinds de - mogelijk geïnduceerde - Mw 5,1 aardbeving die het Zuid-Spaanse stadje Lorca trof op 11 maart 2011 (zie 'Knoei niet met wrijving!') is het misschien aangeraden om toch maar voorzichtig te zijn met aannames met betrekking tot de maximaal mogelijke magnitude van geïnduceerde aardbevingen. Voor hierover verreikende uitspraken te doen, is het beter te wachten op het aan-de-gang-zijnde geologische en seismologische onderzoek naar de seismotektonische structuur van het Groningse gasveld. Maar laat ondertussen ook en vooral de ongegronde paniekzaaierij achterwege. 

 

 


Overgevoelig - aanvulling 10 februari 2013

 

Laat op de avond van 7 februari 2013 deden er zich opnieuw twee 'minor' aardbevingen voor in een tijdspanne van minder dan één uur, de eerste met een magnitude ML 2,7 en de tweede met een magnitude ML 3,2, beide met een hypocentrum op 3 km. Deze aardbevingen konden natuurlijk niet op een slechter moment komen, net een week na de hele heisa rond het rapport van de SodM (zie hierboven). Iedereen is overgevoelig, ook en vooral de media (bv. "Twee 'zware' aardbevingen in provincie Groningen", nrc, 8 februari 2013). Aardbevingen die anders de pers niet zouden halen, worden nu plots 'wereldnieuws'. Alle perspectief is totaal verloren.

Op 9 februari 2013 deed zich weerom een kleine aardbeving van ML 2,7 voor ... het lijkt wel of de Aarde zelf haar stem wil laten horen in het politieke debat ...


 

In de media

Rapporten & persberichten

Kamerstukken



Geschreven in Aardbevingen | 2 Reacties | Vaste link | Afdrukken


Aardbeving van het jaar

26. December 2012, 21:00

In Humo's pop poll 2012 is Barack Obama verkozen tot 'man van het jaar', Astrid Brian tot 'vrouw van het jaar' (?!), en Bart De Wever tot 'lul van het jaar'. De Standaard is op zoek naar het 'product van 2012'. Nu iedereen dan toch bezig is met lijstjes en jaaroverzichten, stel ik me de vraag: als ik nu één aardbeving zou moeten selecteren in het afgelopen jaar, welke zou deze dan zijn? Kortom, welke aardbeving verkies ik tot 'aardbeving van het jaar'

Is het de aardbeving die het meeste slachtoffers heeft gemaakt in 2012? Op 11 augustus 2012 vielen er in het noordwesten van Iran 306 slachtoffers te betreuren ten gevolge van een middelmatige Mw 6,4 aardbeving. Niet echt meer dan een 'fait divers' in onze media ('Al 306 doden na aardbevingen in Iran', DM 13.08.2012). Niet echt een kandidaat voor 'aardbeving van het jaar'! Trouwens, 2012 valt op door het laagste aantal geregistreerde aardbevingslachtoffers - namelijk 768 - in het laatste decenium (zie USGS). We moeten tot het jaar 2000 teruggaan om een lager slachtofferaantal - namelijk 231 - te vinden. Dit natuurlijk onder voorbehoud dat we de dagen die ons van 2012 nog resten, gespaard blijven van een aardbevingscatastrofe.

Dan maar de zwaarste aardbeving van 2012? In 2012 zijn er 16 aardbevingen geregistreerd met een magnitude groter dan 7 (zie USGS). De Mw 8,6 aardbeving, die op 11 april 2012 zich voor de kusten van Sumatra (Indonesië) voordeed, is de aardbeving met de grootste magnitude in 2012. Ook deze aardbeving bleek niet meer dan een 'fait divers' te zijn in onze media ('Aardbeving nabij Sumatra kost vijf mensenlevens', DM 12.04.2012). Onterecht! Deze aardbeving - samen met de Mw 8,2 'naschok' - roep ik uit tot 'aardbeving van 2012', niet omdat het de zwaarste was, maar omdat het de aardbeving was met de grootste impact op het wetenschappelijke denken over aardbevingen en de Aardse dynamiek!

 

Totaal onverwacht
Op 11 april 2012 deed er zich dus een Mw 8,6 aardbeving voor zo'n 400 km ten zuidwesten van Banda Aceh op Sumatra. Zo'n 2 uur later doet er zich een tweede aardschok voor met een magnitude Mw 8,2. Het epicentrum bevond zich op zo'n 185 km ten zuidzuidwesten van het epicentrum van de eerste beving. Wat eerst leek op een 'naschok', blijkt achteraf deel uit te maken van een aaneenschakeling van gelijkaardige breukgebeurtenissen ('rupture events'). Het is dan ook beter te spreken van een 'dubbelaardbeving'.

Figuur 1: Op deze kaart (Yue et al. 2012) vind je de seismotektonische context van de 'dubbelaardbeving' van 11 april 2012 voor de kusten van Sumatra. De twee rood-witte 'strandballen' geven de 'strike-slip' breukwerking en het epicentrum aan van beide aardbevingen. De rode bolletjes geven de magnitude en het epicentrum weer van de naschokactiviteit gedurende de week na de hoofdschokken. De witte lijn duidt de Sumatratrog aan, de plaatgrens tussen de Euraziatische plaat (Sundaplaat) en de Indo-Australische plaat. Het oranje vlak is het verschoven deel van het subductiecontact dat de Mw 9,2 Sumatra-Andamanaardbeving (26.12.2004) veroorzaakte.
Het kleine overzichtskaartje bovenaan geeft de plaattektonische context weer van de Indo-Australische plaat, met zijn 3 subplaten (AUS: Australische; CAP: Capricorn; IND: Indische). De grijze zone geeft het gebied aan met belangrijke intraplaatvervorming tussen deze 3 subplaten. De 'dubbelaardbeving' deed zich voor in dit overgangsgebied.

 

Seismotektonisch gezien zijn er een aantal bijzonderheden aan deze 'dubbelaardbeving'. Vooreerst doen de aardbevingen zich niet voor aan een plaatgrens. Het zijn zogenaamde intraplaataardbevingen, aardbevingen die zich middenin een tektonische plaat voordoen. De epicentra bevinden zich op meer dan 200 km van de dichtsbijzijnde plaatgrens, de Sumatratrog, waar de Indo-Australische plaat onder de Euraziatische plaat - lokaal ook de Sundaplaat genoemd - wegduikt (subductiezone) met een snelheid van ongeveer 50 à 65 mm per jaar (zie figuur 1). Ten tweede is het vrij ongewoon dat in de onmiddellijke omgeving van een subductiezone in de wegduikende plaat belangrijke 'strike-slip' breukactiviteit voorkomt (zie ook 'Strike-Slip'). Tenslotte blijken beide aardbevingen de zwaarste 'strike-slip' aardbevingen te zijn die ooit zijn opgemeten. Dergelijke magnitudes werden bovendien niet echt verwacht op dergelijke breuksystemen, vooral als deze zich voordoen ver weg van een plaatgrens. Deze'dubbelaardbeving' trok dan ook de bijzondere aandacht van de wetenschappelijke gemeenschap. De resultaten van de analyse van deze aardbevingen, gepubliceerd in het oktobernummer van Nature, zijn dan ook des te opmerkelijker!

 

Vier aardbevingen in één
De hoeveelheid seismische energie vrijgegeven gedurende de 160 seconden, die de eerste aardschok duurde, vertaalt zich in de momentmagnitude Mw 8,6 (zie ook 'Eénmaal in de duizend jaar'). Een zeer gedetailleerde analyse van de aardbevingsgolven (Yue et al. 2012) laat echter zien dat we eigenlijk te maken hebben met 4 individuele breukgebeurtenissen ('rupture events') (zie figuur 2). De eerste breukgebeurtenis doet zich voor op een WNW-OZO georiënteerd breuksegment; de breukverplaatsing (tot maximaal 37 m) is dextraal; deze breukgebeurtenis heeft een momentmagnitude Mw ~8,5. De tweede breukgebeurtenis doet zich voor of twee NNO-ZZW georiënteerd breuksegmenten die het eerste breuksegment doorsnijdt; de breukverplaatsing (tot maximaal ~8 m) is sinistraal; deze breukgebeurtenis heeft een momentmagnitude Mw ~7,9. De derde breukgebeurtenis doet zich opnieuw voor op een WNW-OZO georiënteerd breuksegment; de breukverplaatsing (tot maximaal 26 m) is dextraal; de individuele momentmagnitude Mw ~8,3. De laatste breukgebeurtenis doet zich voor op een WNW-OZO georiënteerd breuksegment op meer dan 300 km ten westen van het eerste epicentrum; de breukverplaatsing (tot maximaal 12 m) is opnieuw dextraal; de individuele momentmagnitude Mw ~7,8. Uiteindelijk kan ook de Mw 8,2 aardbeving, die zich 2 uur later voordoet - en ongeveer 80 seconden duurt - op een NNO-ZZW georiënteerd breuksegment, zo'n 185 km ten zuidzuidwesten van het epicentrum van de eerste beving,  tot deze sequentie gerekend worden.

 

Figuur 2: Op deze figuur (Yue et al. 2012) zijn de 4 individuele breukgebeurtenissen ('rupture events') weergegeven. Onderaan vind je een kaartje met de vier breuksegmenten (rode ster: epicentrum van de Mw 8,6 aardbeving; rode punten: de epicentra van de 4 individuele breukgebeurtenissen). Bovenaan zijn de 4 individuele breuksegmenten weergegeven; de contouren geven de breukverplaatsing weer; de pijltjes de richting en grootte van verplaatsing; het rode punt de aardbevingshaard of hypocentrum van de individuele breukgebeurtenissen (ongeveer op 30 km diepte).

 

We hebben hier dus te maken met een complex netwerk van 'strike-slip' breuksegmenten, die zo goed als gelijktijdig geactiveerd werden. Uit de breukactiviteit op de individueel geactiveerde segmenten van dit geconjugeerd breuksysteem kan de globale spanningstoestand in de opgebroken oceaankorst worden afgeleid. De WNW-OZO georiënteerde segmenten kenden een dextrale beweging, terwijl het NNO-ZZW georiënteerde segment een sinistrale beweging kende. Zoals op de figuur links is aangegeven, kunnen we hieruit afleiden dat het spanningsveld gedomineerd wordt door een NW-ZO georiënteerde compressie (sigma1) en een NO-ZW georiënteerde rek (sigma3) (op het overzichtskaartje van figuur 1 vind je deze richtingen inderdaad terug, weergeven door de zwarte en witte pijlen). De rek kan in relatie gebracht worden met de nabije subductie. Maar voor de compressie moet een andere oorzaak gevonden worden, namelijk in de specifieke context van de overgangzone middenin de Indo-Australische plaat (zie 'Een plaatgrens in wording').

De oriëntatie van de breuken is echter geen toeval. De oceaankorst in het aardbevingsgebied is gekenmerkt door de aanwezigheid van NNO-ZZW lopende, fossiele transformbreuken (zie ook 'Strike-Slip'), de restanten van actieve zeevloerspreiding in het Whartonbekken zo'n 45 miljoen jaar geleden, alsook van de vulkanische 'Ninetyeast Ridge' (zie figuur 1). Het NNO-ZZW georiënteerde breuksegment heeft een van de deze bestaande zwakheden in de oceaankorst gereactiveerd, terwijl de WNW-OZO georiënteerde segmenten deze fossiele structuren, zoals de 'Ninetyeast Ridge', doorsnijdt.

 

Een plaatgrens in wording
De Indo-Australische plaat is onderhevig aan belangrijke interne vervorming die het gevolg is van de veranderende dynamiek langsheen de noordelijke plaatgrens. Terwijl ter hoogte van Indonesië de plaat - opgebouwd uit oceanische lithosfeer - nog steeds in subductie wegduikt onder de Euraziatische plaat, treedt er ter hoogte van Indië immers een continentale collisie op. Deze interne spanningsopbouw en vervorming moet ooit leiden tot de ontkoppeling van de Indische en Australische delen van deze lithosferische plaat. De overgangszone (grijze zone op het overzichtskaartje van figuur 1) is hierdoor sinds ongeveer 10 miljoen jaar onderhevig aan belangrijke NW-ZO georïenteerde compressie. Hier is een nieuwe plaatgrens in wording. Hoe deze plaatgrens er uiteindelijk zal uitzien, zal de mens nooit weten. Alleen zijn we nu waarschijnlijk getuige geweest van de prille, embryonale stappen in de ontwikkeling van deze toekomstige plaatgrens.

 

Met 8 jaar vertraging
Nog opmerkelijker aan de 'dubbelaardbeving' is hun tijdsrelatie met de Mw 9,1 Sumatra-Andamanaardbeving, die op 26 december 2004 de oorzaak was van de tsunamitragedie langsheen de kusten van de Indische Oceaan, alsook de geassocieerde Mw 8,6 Nias aardbeving op 28 maart 2005. De afstand tussen de epicentra van de 2004 en 2012 aardbevingen, bedraagt ongeveer 330 km. Na de twee subductie-aardbevingen blijken er al 28 'strike-slip' aardbevingen te hebben plaatsgevonden in de Indo-Australische plaat in de directe omgeving van de verschoven subductiesegmenten (zie figuur 3). Al deze 'strike-slip' aardbevingen wijzen ze op dezelfde compressiecontext als de 2012 'dubbelaardbeving'. Allemaal wijzen ze op een reactivatie van bestande zwakke structuren in de oceaankorst van de Indo-Australische plaat. Berekeningen (Delescluse et al. 2012) wijzen verder uit dat de tijdsperiode van 8 jaar nodig is om de maximale seismische relaxatiespanning ten gevolge van de subductie-aardbevingen over te dragen op de breuksystemen in de sector van de 2012 'dubbelaardbeving'. Deze vertraging heeft alles te maken met het vertragend, viskeus-elastisch gedrag van de onderliggende asthenosfeer. De subductie-aardbevingen in 2004 en 2005 hebben dan ook mogelijk de 2012 'dubbelaardbeving' vertraagd aangevuurd ('triggering').

 

Figuur 3: Weergave van de verhoogde seismische intraplaatactiviteit in de Indo-Australische plaat ten gevolge van de 2004 Aceh en 2005 Nias aardbevingen (Delescluse et al. 2012). Links een kaartje met de ruimtelijke verdeling van aardbevingshaarden, alsook de verschoven segmenten van het subductiecontact van de 2004 en 2005 aardbevingen. Rechts een tijdschaal, waarbij het jaar 0 overeenkomt met 26 december 2004 (Aceh aardbeving) (blauwe punten: aardbevingen voor Aceh aardbeving; rode punten: aardbevingen na Aceh aardbeving; zwarte 'strandballen': aardbevingen in regio van de 'dubbelaardbeving'; blauwe 'strandballen': de 2012 'dubbelaardbeving').


Wereldwijde 'naschokken'
Misschien de meest tot de verbeelding sprekende waarneming is dat de 'dubbelaardbeving' wel eens 'naschokken' met een magnitude Mw > 5,5 (tot zelfs magnitude Mw ~7) dynamisch zou kunnen hebben aangevuurd tot op afstanden van meer dan 20.000 km van het epicentrum (Pollitz et al. 2012). Opvallend is immers dat in de zes dagen na de 'dubbelaardbeving' het aantal Mw > 5,5 aardbevingen (op afstanden > 1.500 km van het epicentrum) wereldwijd sterk toenam. Maar ook dat de verdeling over het aardoppervlak niet willekeurig was. Al deze 'naschokken' kwamen immers voor in 4 lobben van verhoogde dynamische schuifvervorming veroorzaakt door oppervlaktegolven ('Love-wave radiation') (zie figuur 4). De oppervlaktegolven van deze zware 'strike-slip' aardbeving zou wel eens breuksystemen wereldwijd dynamisch onder extra spanning hebben kunnen brengen ('teleseismic loading') en zo aardbevingen hebben aangevuurd ('triggering'). Het feit dat het wereldwijd de weken voor de 'dubbelaardbeving' uiterst kalm was op het aardbevingsfront, zou ook wel een rol hebben kunnen gespeeld. Meer breuksystemen waren zo immers 'ready to go'!

Figuur 4: De twee hemisferen ('epicentral' en 'antipodal') (Pollitz et al. 2012) geven de globale herverdeling van de tijdelijke, dynamische schuifvervorming ten gevolge van de 'dubbelaardbeving' weer. Rode 'strandballen' en zwarte bollen duiden de epicentra aan van aardbevingen met een magnitude Mw > 5,5 in een periode van 6 dagen na de 'dubbelaardbeving', de open, witte bol de aardbeving met een magnitude Mw > 5,5 in een periode van 6 dagen voor de 'dubbelaardbeving'

 

Processie van Echternach
Eens te meer heeft een aardbeving de wetenschappelijke gemeenschap voor aap gezet. De 2012 'dubbelaardbeving' gedroeg zich immers weerom niet volgens het boekje. Alleen daarvoor al verdient deze aardbeving de titel van 'aardbeving van 2012'!

Net als de Mw 9,1 Sumatra-Andamaaardbeving en de Mw 9,0 Tohoku aardbeving (zie '3-11'), kleurt de 'dubbelaardbeving' buiten de lijntjes van de algemeen geldende modellen, waarop niet alleen het puur wetenschappelijke aardbevingsonderzoek maar ook de maatschappelijk relevante aardbevingsrisico-analyse is gebaseerd. Deze modellen worden dan ook meer en meer in vraag gesteld (zie bv. 'Characteristic Earthquake Model', 1884-2011, R.I.P.', Kagan et al. 2012, Seismological Research Letters 83(6), 951-953).

Maar elke aardbeving is ook een leermoment. Aardbevingswetenschappers leren telkens weer iets bij dat ons helpt het 'gedrag' van breuksystemen beter te begrijpen. Maar telkens roept het onderzoek ook weer meer vragen op dan dat het antwoorden geeft. Een beetje de aardbevingsvariant van de processie van Echternach!

 

 

  • Delescluse, M., Chamot-Rooke, N., Cattin, R., Fleitout, L., Trubienko, O. & Vigny, C. 2012. April 2012 intra-oceanic seismicity off Sumatra boosted by the Banda-Aceh megathrust. Nature 490, 240-244 (11 October 2012). doi: 10.1038/nature11520
  • Yue, H., Lay, T. & Kope, K. D. 2012. En échelon and orthogonal fault ruptures of the 11 April 2012 great intraplate earthquakes. Nature 490, 245-249 (11 October 2012). doi: 10.1038/nature11492
  • Pollitz, F. F., Stein, R. S., Sevilgen, V. & Bürgmann, R. 2012. The 11 April 2012 east Indian Ocean earthquake triggered large aftershocks worldwide. Nature 490, 250-253 (11 October 2012). doi: 10.1038/nature11504


Geschreven in Aardbevingen | 0 Reacties | Vaste link | Afdrukken


Knoei niet met wrijving!

09. December 2012, 18:32

Het idee van 'antropogene aardbevingen' komt steeds meer op de voorgrond in actuele discussies rond de extractie van schaliegas, waarbij de techniek van 'fracking' gebruikt wordt, of rond de ondergrondse opslag van koolzuurgas als remedie voor de klimaatopwarming ('Carbon Capture & Storage'). We weten immers dat menselijke ingrepen in de ondergrond seismiciteit kan veroorzaken.

De winning van aardolie en aardgas bijvoorbeeld kan tot kleine aardbevingen leiden en dan ook lichte schade veroorzaken. Deze zomer nog werd de Nederlandse provincie Groningen opgeschrikt door twee kleine aardbevingen - een M 2,4 aardbeving op 14 augustus 2012 en een M 3,4 aardbeving op 15 augustus 2012. Beide aardbevingen zijn rechtstreeks in verband te brengen met de aardgaswinning in Groningen. Door de extractie van aardolie of aardgas uit het ondergrondse reservoirveroorzaakt men immers extra spanningen in de bovenliggende deklagen doordat de reservoirgesteenten samengedrukt worden - net alsof je een spons uitperst. Dit kan uiteindelijk tot kleine breukbewegingen - en dus kleine aardbevingen - leiden. Maar kunnen ook zwaardere - en dus potentieel dodelijke - aardbevingen door de mens veroorzaakt worden?

Op 11 maart 2011 schudde een middelmatige aardbeving - met een magnitude Mw 5.1 - het Zuid-Spaanse stadje Lorca door elkaar. Heel wat gebouwen liepen schade op. Er vielen 9 slachtoffers. Een driehondertal inwoners liepen verwondingen op. Het epicentrum van de aardbeving lag amper 2 kilometer van het centrum van het stadje. Opvallend echter was dat de aardbevingshaard zeer ondiep gelegen was, op amper 1 kilometer diepte. Wat was er gaande?

In het novembernummer van Nature Geoscience wordt een mogelijke verklaring hiervoor gegeven (Gonzalez et al. 2012. The 2011 Lorca earthquake slip distribution controlled by groundwater crustal unloading. Nature Geoscience 5, 821-825). Ten zuiden van Lorca ligt de uitgestrekte vallei van de Guadalentinrivier, waar intensief aan tuinbouw gedaan wordt. Deze intensieve tuinbouw is enkel mogelijk door roofbouw te plegen op de onderliggende aquifers in de sedimentlagen van het Alto Guadalentin bekken (zie onderstaande figuur). Sinds 1960 is zo de watertafel al 250 meter gedaald. Door de extractie van deze grote hoeveelheden grondwater - het leegzuigen van de spons - is het ganse gebied ook onderhevig aan een belangrijke verzakking, tot meer dan 10 cm per jaar centraal in het bekken (zie dieprode zone op onderstaande figuur). Maar in tegenstelling tot Groningen is dit sedimentaire bekken langs de noordwestzijde begrensd door een actieve overschuivingsbreuk, de Alhama de Murcia breuk (zie figuur). Recent paleoseismologisch onderzoek (Ortuño, M. 2012. An exceptionally long paleoseismic record of a slow-moving fault: The Alhama de Murcia fault (Eastern Betic shear zone, Spain). Geological Society of America Bulletin 124, 1474-1494) heeft uitgewezen dat in de laatste 325.000 jaar er zich minstens 6 zware aardbevingen - met een magnitude tussen 6 en 7 - hebben voorgedaan op deze breuk. Dit betekent dat ongeveer elke 30.000 jaar een dergelijke aardbeving te verwachten is. De Lorca aardbeving was echter heel wat minder krachtig en past dan ook niet in dat verhaal. Dergelijke middelmatige aardbevingen - met een magnitude tussen 5 en 6 - komen ongeveer elke 200 jaar voor in de regio van Lorca. De twee vorige vergelijkbare aardbevingen troffen Lorca in 1674 en 1818 - ongeveer 200 jaar geleden.

Op deze figuur (Gonzalez et al. 2012) is de intensiteit (in cm per jaar) van de verzakking van het Alto Guadalentin bekken weergegeven; in rood is de Alhama de Murcia breuk (AMF) weergegeven; de sterretjes geven aan waar belangrijke schade veroorzaakt is door de aardbeving; de zwart-witte 'strandbal' duidt het epicentrum van de aardbeving aan.

 

Nu net omwille van de zeer ondiepe aardbevingshaard, stellen Gonzalez et al. dat de Lorca aardbeving hoogstwaarschijnlijk een antropogene oorsprong heeft. Voor hen is het niet toevallig dat het breuksegment, waarop de breukbeweging zich heeft voorgedaan, ruimtelijk te correleren is met de zone van maximale grondwaterwinning en de daaraan gekoppelde verzakking in het Alto Guadalentin bekken. Deze grondwaterextractie heeft geleid tot een ontlasting van de spanning die de breuk vasthield, waardoor de wrijving op de breuk afnam en zo een breukbeweging - en dus een aardbeving - in de hand werd gewerkt. In hun artikel staven zij dit door het modelleren van de spanningsherverdeling op de Alhama de Murcia breuk ten gevolge van de grondwaterwinning.

Maar is de Lorca aardbeving nu een voorbeeld van een antropogene aardbeving van middelmatige magnitude? Betekent dit dat andere menselijke ingrepen in de ondergrond, zoals 'fracking' en 'carbon storage', dodelijke aardbevingen kunnen veroorzaken? Eigenlijk lag de Lorca aardbeving seismotektonisch gezien in de lijn van de verwachtingen. Na ongeveer 200 jaar was het immers tijd voor een M5-6 aardbeving op de Alhama de Murcia breuk in de omgeving van Lorca. Het enige wat de ontlasting door de grondwaterwinning mogelijk veroorzaakt heeft, is dat deze onvermijdelijke aardbeving misschien wat vroeger gekomen is dan 'voorzien', zij het enkele maanden, enkele jaren of zelfs enkele decennia. Het menselijk ingrijpen in de ondergrond heeft misschien alleen maar 'de wekker wat vroeger gezet'.

Antropogene aardbevingen staan centraal in de weerstand tegen de winning van schaliegas - bron van een nieuwe 'gold rush' in o.a. de Verenigde Staten. Schaliegas wordt immers gewonnen door 'fracking' of hydraulische fracturatie. Dit is het breken van het gesteente in de diepe ondergrond door het injecteren van water onder overdruk (zie ook 'Water onder druk'). Zo werd de Mw 5,8 Virginia aardbeving (23 augustus 2011), die tot in Washington DC schade veroorzaakte, door de tegenstanders van schaliegaswinning in Virginia bestempeld als een antropogene aardbeving veroorzaakt door de injectie van het gebruikte afvalwater diep in de ondergrond. Totaal onterecht trouwens (zie bv. 'No link between Virginia earthquake and fracking, scientists say', Daily Press, 9 januari 2012).

Moeten we ons dan geen zorgen maken over mogelijk schadelijke antropogene aardbevingen bij de schaliegaswinningen of de ondergrondse koolzuurgasopslag? De les van de Lorca aardbeving is dat het misschien best is het voorzorgsprincipe aan te houden in de onmiddellijke nabijheid van actieve breuksystemen. Better safe than sorry!

Eigenlijk is de boodschap nog het best verwoord door de geofysicus Roger Bilham in zijn lezing over "Flexural Tectonics in Continents: Critical Stress amid Immeasurable Strain" (Bilham, G. 2012. Abstract T31E-06, presented at 2012 Fall Meeting, AGU, San Francisco, California, 3-7 December 2012) tijdens de voorbije 2012 AGU Fall Meeting in San Francisco: "Don't mess around with friction!"



Geschreven in Aardbevingen | 0 Reacties | Vaste link | Afdrukken


De jurdische naschok van L'Aquila

26. Oktober 2012, 12:00

Het verdict is gevallen in het ‘aardbevingsproces’ te L’Aquila. Zes gerenommeerde aardbevingswetenschappers en een topambtenaar zijn veroordeeld voor ‘doodslag door nalatigheid’. Er hangt hun een gevangenisstraf van 6 jaar boven het hoofd; de toegang tot het openbare ambt wordt hen definitief ontzegt; en zij moeten de 29 families die zich burgerlijke partij hebben gesteld, voor een totaal van 7,8 miljoen euro financieel compenseren voor het geleden verlies, dat volgens het verdict had kunnen worden vermeden indien er geen ‘onnauwkeurig, onvolledig, en contradictorisch’ advies was gegeven over het gevaar op een nakende aardbevingscatastrofe.

Dit verdict is als een ware ‘schokgolf’ door de wetenschappelijke gemeenschap gegaan. Krachttermen worden niet gespaard om de absurditeit van dit verdict – en trouwens het hele proces – uit te roepen. In een editoriaal in Nature ('Shock and Law', 25 oktober 2012) wordt het proces omschreven als 'perverse' en het strafmaat als 'ludricous'. De veroordeling is totaal niet in proportie met de fouten die de – nu veroordeelde – wetenschappers effectief gemaakt hebben. En de mogelijke gevolgen van dit verdict zijn niet te voorzien, zoals duidelijk blijkt uit de waarschuwingen die de internationale aardwetenschappelijke verenigingen uiten via persmededelingen (zie onderaan).

 

Laat ons even teruggaan naar het voorjaar 2009. De omgeving van L’Aquila wordt geplaagd door een zwerm van kleine, maar voelbare aardbevingen. Op 31 maart vindt er een bijeenkomst plaats in L’Aquila om de ongeruste bevolking tekst en uitleg te geven bij de ongewone seismische activiteit. Die onrust is vooral te wijten aan de ‘voorspelling’ van een zware aardbeving (op basis van radonmetingen) door een technicus in een lokaal laboratorium (zie ook 'Did a technician accurately forecast the L'Aquila earthquake - or was it a lucky guess?' - Scientific American, 7 april 2009). Op de vraag of de verhoogde seismiciteit nu al of niet de voorbode is van een zware aardbeving, moet het comité van aardbevingsexperten het antwoord schuldig blijven. "... non é perciò possibile fare previsioni ..." concludeert één van de aardbevingsexperten. Toch wijzen ze er ook op dat L'Aquila in een zeer aardbevingsgevoelig gebied gelegen is en dat er dus speciale aandacht moet besteed worden aan de toestand van de gebouwen in L'Aquila. De kapitale fout gebeurt echter op de persconferentie vlak voor de bijeenkomst. Het toenmalig hoofd van de civiele bescherming stelt de lokale bevolking gerust door te stellen dat ‘hoe meer kleine aardbevingen, hoe kleiner het gevaar op een grote aardbeving’, een stelling die wetenschappelijk totaal geen steek houdt! Op 6 april slaat het onheil toe. Een middelzware aardbeving met een magnitude van 6,3 haalt vernietigend uit. Er vallen meer dan 300 doden te betreuren in L’Aquila en omgeving.

Uit het relaas van de gebeurtenissen is overduidelijk dat er door het expertencomité zeer nonchalant – en ook foutief – gecommuniceerd is. Ze hebben de ongerustheid van de inwoners geminimaliseerd, en hun bezoek aan L’Aquila eigenlijk niet au serieux genomen. Uiteindelijk was hun belangrijkste drijfveer de wetenschappelijk niet gefundeerde ‘voorspelling’ van de lokale technicus te ontkrachten. Achteraf beschouwd, hebben de leden van het expertencomité eigenlijk pech gehad. Had de fatale aardbeving zich niet 6 dagen later voorgedaan, maar een half jaar later, dan was die onfortuinlijke vergadering van 31 maart al lang vergeten, en had dit proces nooit plaatsgevonden. Door deze onvoorziene samenloop van omstandigheden hebben een aantal getroffen families dan ook het expertencomité in het visier genomen, om eigenlijk hun eigen foute inschatting van de situatie te vergoelijken.

De veroordeelde wetenschappers zijn uiteindelijk de zondebok geworden voor een falende overheid, die het nalaat zijn burgers correct te informeren over het steeds aanwezige aardbevingsrisico in een van de meest aardbevingsgevoelige gebieden in de wereld (zie ook 'Hoe voorspelbaar het onvoorspelbare is'). In Californië of Japan zou zo’n proces gewoon ondenkbaar zijn, omdat de overheid proactief zijn burgers voorbereid op de volgende ‘big one’ (zie bijvoorbeeld 'Een struisvogel in San Francisco'), zodat een ware aardbevingscultuur ontstaat (zie ook 'Op bezoek in het land van aardbevingen (V) - een aardbevingscultuur'). Een nog grotere verantwoordelijkheid ligt bij bouwpromotoren, die de strikte bouwvoorschriften blijven aan hun laars lappen. Uiteindelijk zijn het niet de aardbevingen die slachtoffers maken, maar instortende gebouwen. De wetenschappers hebben dan misschien geflaterd, de gedrag van de bouwpromotoren is gewoon crimineel. Maar het zijn wel de wetenschappers die veroordeeld zijn. De echte verantwoordelijken lachen mooi in hun vuistje. En wat met de lokale technicus die verantwoordelijk is voor de paniekzaaierij in L’Aquila?

Door dit kortzichtige verdict dreigt de samenleving net zijn grootste bondgenoot te verliezen. Het zijn net de wetenschappers die de geheimen van aardbevingen trachten te doorgronden om zo het dreigende aardbevingsrisico steeds nauwkeuriger te kunnen inschatten. Dit is de enige weg om de samenleving te wapenen tegen de onvermijdelijke aardbevingscatastrofe. De samenleving is immers niet gediend met wetenschappers die op zeker spelen in hun risicocommunicatie en elk risico gaan overdrijven om zich in te dekken. Of eerst overleggen met hun advocaat, alvorens een advies uit te brengen. Uiteindelijk zou dit de geloofwaardigheid van de wetenschap totaal hypothekeren. En als het er dan echt op aan komt, zal het advies van de wetenschappers in de wind worden geslagen. De samenleving is ook niet gediend met wetenschappers die zich terugtrekken in hun academische ‘ivoren toren’ en hun maatschappelijke rol minachtend links laten liggen. Ook dit zou nefast zijn voor onze geloofwaardigheid. En bovendien krijgen zo ‘charlatans’ de vrije hand om allerhande onheil te orakelen.

Eigenlijk hebben de wetenschappers in de nasleep van dit proces dan ook geen optie (zie ook 'Media, wetenschap en risicocommunicatie'). Zij moeten hun maatschappelijke rol blijven opnemen. In risicocommunicatie moeten wetenschappers eerlijk en duidelijk zijn, zonder afbreuk te doen aan de nuance eigen aan de wetenschap. Wetenschappers moeten blijven de luis in de pels te zijn van overheden die hun verantwoordelijkheid ontlopen. Wetenschappers moeten zich blijven inzetten om burgers te informeren over het ‘hoe en waarom’ van aardbevingen, om zo de ‘geïnformeerde burger’ alle instrumenten te geven om bewust om te gaan met het aardbevingsrisico. Maar wetenschappers moeten vooral vrij en ongebonden kunnen blijven zeggen en schrijven waarheen hun wetenschap hen leidt, zonder dat dit tegen hen kan gebruikt worden;

 

De transcript van de bewuste vergadering van de Grote Risicocommissie op 31 maart 2009 te L'Aquila is in het Italiaans te vinden op de webstek 'Terremoto dell'Aquila, il verbale integrale della riunione della Commissione Grandi Rischi'.

Naar aanleiding van deze rechtzaak is het volgende artikel verschenen in de Campuskrant KU Leuven (21 november 2012): 'De Raad: Wetenschap op het strafbankje'.

 

Vorige artikels op mijn blog over L'Aquila:

 

Een aantal editorialen naar aanleiding van het vonnis:


Een aantal artikels op wetenschapsblogs:

 

Verschillende internationale aardwetenschappelijke verenigingen hebben op het verdict in het aardbevingsproces van L'Aquila gereageerd via volgende verklaringen:

 

Verder nog een aantal artikels uit de internationale pers:


Nog wat extra literatuur:



Geschreven in Aardbevingen , Wetenschapscommunicatie | 0 Reacties | Vaste link | Afdrukken


Een aardbeving is geen 'fait divers'

25. Juli 2012, 07:00

In de onlineversie van de krant De Morgen verschijnen in de rubriek 'extreme aarde' geregeld totaal irrelevante berichtjes over aardbevingen. In een opiniestuk -zeg maar 'open brief' aan de redactie - pleit ik om met deze berichtgeving te stoppen. Nadat ik de redactie dit opiniestuk heb toegestuurd, heb ik enkel een automatische antwoordmail ontvangen. Sindsdien heb ik niets meer gehoord van de redactie. En blijkbaar is mijn oproep ook in dovemansoren gevallen. De redactie van DM blijft koppig vasthouden aan hun eigen grote gelijk (bv. 'Aardbeving met kracht van 6,4 schrikt Sumatra op', DM 25.07.2012).

Hier volgt dan ook het integrale opiniestuk, dat De Morgen blijkbaar ongeschikt vindt voor publicatie: 

Een aardbeving is geen 'fait divers'

In de berichtgeving over aardbevingen, vooral in de online rubriek ‘extreme aarde’, worden aardbevingen gereduceerd tot een 'fait divers'. Manuel Sintubin, professor Geologie aan de KU Leuven, vraagt te stoppen met deze onnuttige berichtgeving, en die te vervangen door kwaliteitsvolle en maatschappelijk zinvolle informatie.

Een typisch bericht draagt als titel 'Zware aardbeving treft Whateverland' en gaat als volgt:

'Whateverland is vandaag getroffen door een zware aardbeving. Het Amerikaanse geofysische instituut USGS gewaagt van een magnitude van 6 op de schaal van Richter. Het lokale instituut gewaagt daarentegen van een magnitude 5,7. Volgens ditzelfde instituut lag het epicentrum op 120 km diepte, op 200 km van de hoofdstad van Whateverland, terwijl het Amerikaanse instituut gewaagt van een diepte van 100 km. Er is vooralsnog geen sprake van slachtoffers en/of materiële schade. Volgens experts zullen er nog vele naschokken volgen. De autoriteiten gaven ook geen tsunamiwaarschuwing. De beving is volgens het Amerikaanse geofysische instituut gevoeld tot in de buurlanden.'

Zo'n bericht bevat heel wat slordigheden die blijk geven van weinig respect voor de Wetenschappen. USGS is de United States Geological Survey, dus de Amerikaanse Geologische Dienst en niet het Amerikaanse Geofysische Instituut of andere 'vrije vertalingen'. In een recent bericht ('Zware aardbeving teft Noord-Chileense kust', DM 19.05.2012) werd het EMSC - het European Mediterranean Seismological Centre - zelfs vertaald als het 'Amerikaanse' aardbevingsinstituut. Het is opvallend dat zo'n fouten niet voorkomen wanneer het gaat over socio-economische of politieke instellingen, zoals de OESO, de VN, de NAVO, UNESCO. Het epicentrum van de aardbeving wordt ook systematisch diep in de aardkorst gesitueerd, terwijl per definitie het epicentrum aan het aardoppervlakte ligt pal boven de aardbevingshaard of 'hypocentrum'. Elke leerling in de derde graad van het SO zou dit moeten weten. Maar blijkbaar hoeft het allemaal niet zo nauwkeurig als het over de Wetenschappen gaat. En dan hebben we het nog niet over de term 'zeebeving' of de referenties naar de 'schaal van Richter' ...

Maar voorbij deze fouten uit slordigheid, kunnen we vooral vragen stellen rond relevantie. Hebben deze berichten enige nieuwswaarde? Wordt de lezer er wijzer van? Niet dus: deze berichten zijn irrelevant, tijdverlies voor zowel de lezer als het redactielid dat ze 'bewerkt' (eigenlijk kopieert). Tot overmaat van ramp geven deze berichten een foute indruk van de aardbevingswetenschappen. Want hoe interpreteert de leek de vermelding dat de ene dienst 'gewaagt' van één magnitude, terwijl de andere dienst 'gewaagt' van een andere magnitude. Creëer je zo niet de indruk dat wetenschappers er met hun pet naar gooien? De Wetenschappen worden al meer dan genoeg in vraag gesteld (bv. klimaatproblematiek, evolutie, ...), en zo'n suggestief woordgebruik maakt het alleen maar erger. Want hoe komt het dat verschillende aardbevingsdiensten vaak verschillende magnitudes geven in de eerste uren na een aardbeving? Waarom stelt zelfs eenzelfde aardbevingsdienst de magnitude steeds bij in die eerste uren? Omdat de eerste berekeningen van de magnitude gebeuren op basis van de registratie van de aardbeving in een beperkt aantal seismische stations. Hoe meer gegevens er binnenkomen uit steeds meer stations, hoe nauwkeuriger en betrouwbaarder de berekeningen. Uiteindelijk convergeren de magnitudewaarden tot die ene magnitude – een fysische parameter voor de hoeveelheid energie die vrijgekomen is bij de aardbeving. Eigenlijk heeft het weinig zin om onmiddellijk na een aardbeving te berichten over diverse gemeten magnitudewaarden, maar dat druist in tegen de drang naar snelle berichtgeving in de huidige 'vertwitterde' media.

Het is bovendien zo voorspelbaar welke aardbeving de rubriek ‘extreme aarde’ haalt. Je moet ’s ochtends maar even de smartphone app Earthquake Alerterop naslaan. Elke aardbeving met een magnitude groter dan 6 maakt kans, al ligt het epicentrum middenin de Atlantische Oceaan ('Krachtige zeebeving in Atlantische Oceaan', DM 29.06.2012) , of het hypocentrum op 110 km diepte ('Aardbeving teft Zuid-Peru', DM 07.06.2012). Nochtans is niet enkel de magnitude bepalend in de mogelijke impact van de aardbeving. Een aardbeving met een magnitude van ‘maar’ 4,5 houdt misschien veel meer risico in – en heeft dan effectief nieuwswaarde – dan een aardbeving met een magnitude van 8 ergens ‘in the middle of nowhere’. Niet alleen de magnitude, maar ook de diepte van het hypocentrum bepaalt het risico. Vooral ondiepe aardbevingen (< 15 km) kunnen veel impact hebben, en natuurlijk is ook de bevolkingsdichtheid van de regio rond het epicentrum van belang. Een aardbeving middenin de oceaan heeft totaal geen impact – en dus ook geen nieuwswaarde. Een redactielid met kennis van zaken kan zelf oordelen of een aardbeving al dan niet een impact kan hebben op de lokale gemeenschap en dus vermeldenswaardig is, liever dan blind berichten van persagentschappen over te nemen. Er zijn bovendien voldoende informatiebronnen (bv. PAGER van USGS) die een wetenschappelijk onderlegd oordeel over de nieuwswaarde van een aardbeving vrij snel na het gebeuren mogelijk maken. En dan is er natuurlijk de zucht naar rampspoed, wat vooral tot uiting komt in de titels van de berichtgeving. Telkens lijkt het alsof een volledig land getroffen is door het ‘onheil’. De echte boodschap is, dat een aardbeving zich heeft voorgedaan en is gevoeld in een bepaalde regio. Maar zo’n droge mededeling is niet spectaculair, vandaar dat de aardbeving een regio ‘treft’ of ‘teistert’.

Het zou beter zijn als deze berichtgeving zonder enige nieuwswaarde verdween. Zowel de lezer als de redactie verliest er zijn tijd mee. En het reduceert een aardbeving tot een ‘fait divers’, wat het toch nog altijd niet is. In plaats van lukraak een van de tientallen aardbevingen, die zich dagelijks voordoen, eruit te pikken en in een nietszeggend ‘copy-paste’ artikeltje te gieten, zou berichtgeving over aardbevingen, ongeacht de magnitude, wel een relevante boodschap kunnen brengen, een kwaliteitskrant waardig. Neem bijvoorbeeld de vele aardbevingen in het Middellandse Zeegebied, een regio waar veel lezers deze zomer op vakantie gaan. Zo’n aardbeving kan een aanleiding zijn om de lezers in te lichten over hoe ze zich kunnen voorbereiden op een aardbeving, of wat ze moeten doen tijdens een aardbeving of zelfs een tsunami in hun vakantieoord ergens aan de stranden rond de Middellandse Zee. Dat dit risico reëel is, hebben de recente aardbevingen in Italië en Turkije aangetoond. Het grote aantal slachtoffers onder – nietsvermoedende – toeristen bij de tsunami in de Indische Oceaan in 2004 ligt ook nog vers in het geheugen. Relevante berichtgeving met de nodige duiding in de media kan – en moet – hier ook het verschil maken. Naast het onderwijs spelen ook de media een cruciale rol in de vorming van een ‘informed citizenry’.

Minder is meer! Een opeenstapeling van irrelevante berichtjes ‘over’ een aardbeving als ‘fait divers’ binnen de rubriek ‘extreme aarde’, ingegeven door wat de persagentschappen allemaal de wereld insturen, heeft geen zin. Maar weloverwogen en relevante berichtgeving ‘naar aanleiding van’ een aardbeving, op gepaste tijden en met de nodige duiding, uitgewerkt door de eigen redactie, kan een heel verschil maken. Ook het verschil tussen een sensatieblad en een kwaliteitskrant.

 

Dit opiniestuk is nooit verschenen in De Morgen.
Een verkorte versie is verschenen in de rubriek Terzijde van EOS.



Geschreven in Algemeen , Aardbevingen | 1 Reacties | Vaste link | Afdrukken


On the Hot Spot (IV) - de hoofdstad van de tsunami

19. Juni 2012, 06:00

1 April 1946 is in het collectieve geheugen van de Hawaiianen gebijteld als "the day of the Great Tsunami", of eerder van de allesverwoestende "Tidal Wave". Onaangekondigd, vanuit het niets sloeg het noodlot die ochtend toe. Vooral in Laupahoehoe kan je je een beetje de tragiek van die ochtend voorstellen. Het is een idyllische plaatsje langsheen de noordoostkust van de 'Big Island', het enige vlakke stukje land langsheen deze steile rotskusten. Maar dit bleek uiteindelijk ook de val te zijn voor leerlingen en leraars van de school die op dit schiereiland gevestigd was. Het schiereiland werd die ochtend overspoeld. 20 leerlingen en 4 leraars lieten het leven. Een gedenksteen (zie foto) herinnert ons aan "those who lost their lives in the tidal wave"

 

Maar ook de hoofdstad Hilo werd door een 8 meter hoge golf overspoeld (zie markering op palmboom op Coconut Island; zie foto). Downtown Hilo werd gewoon van de kaart geveegd. Uiteindelijk vielen er die dag 159 doden te betreuren en werd er voor meer dan 26 miljoen dollar (1946) schade veroorzaakt. Deze 'April Fools Day tsunami' was 5 uur vroeger ontstaan ten gevolge van de M8.1 Unimak aardbeving voor de kusten van de Aleoeteneilanden tussen Alaska en het Russische Kamchatkaschiereiland. Na het trauma van deze tsunamiramp werd er geïnvesteerd in het uitbouwen van een waarschuwingsysteem. Dit Seismic Sea Wave Warning System ontworpen door Charles K. Green werd operationeel in 1949. De volgende 15 jaar zou het systeem 4 keer 'getest' worden, toen tsunami's de Hawaiiaanse archipel troffen op 5 november 1952 (M9.0 Kamchatka aardbeving, Rusland), 9 maart 1957 (M8.6 Andreanof aardbeving, Alaska), 22 mei 1960 (M9.5 Valdivia aardbeving, Chili) en 28 maart 1964 (M9.2 Prince William Sound aardbeving, Alaska). In 1968 resulteerde deze successen in de oprichting van het Pacific Tsunami Warning Center (PTWC).

Al deze aardbevingen hebben iets gemeenschappelijk. Ze behoren tot de 'grote jongens' van de aardbevingen (M>8), de zogenaamde 'megathrust' aardbevingen die zich voordoen ter hoogte van subductiezones. En hierin ligt nu net de paradox van Hawaii! Je kan je bijna geen plaats in de wereld voorstellen die verder weg ligt van tektonische plaatgrenzen, maar toch zo onderhevig is aan wat er langsheen die plaatgrenzen gebeurt. En dit heeft alles te maken met de eigenschappen van de Pacifische Plaat. Deze tektonische plaat bestaat volledig uit oceanische korst; ze valt dan ook zo goed als samen met (het noordelijke) deel van de Stille Oceaan. Alle kustgebieden van de Stille Oceaan liggen nu ter hoogte van actieve plaatgrenzen, in het bijzonder subductiezones waar de Pacifische Plaat onder de diverse continenten verdwijnt. Iedereen kent dan ook de rand van de Stille Oceaan als de 'Ring of Fire'. Deze subductiezones zijn dan ook de bron van de 'megathrust' aardbevingen en bijhorende tsunami's, die zich over de Stille Oceaan met hoge snelheid verplaatsen. En wat ligt er middenin de Stille Oceaan ... inderdaad, de Hawaiiaanse archipel. Sinds het begin van de 19de eeuw zijn er dan ook al meer dan 100 tsunami's geregistreerd in Hawaii (dus ongeveer 2 per jaar!), waarvan er 16 lelijk thuishielden. Hilo is dan ook zonder twijfel de "hoofdstad van de tsunami"!

Ook de twee meest recente megathrust aardbevingen in de Stille Oceaan hebben hun sporen achtergelaten op Hawaii. 15 uur na de M8.8 Maule aardbeving (27 februari 2010) (zie ook 'Een 'seismisch gat' gedicht'). overspoelde een - opvallend kleine - tsunami laaggelegen kustzones op de Hawaiiaanse eilanden. Bijna 50.000 inwoners waren 5 uur voordien geëvacueerd. De M9.0 Tohoku aardbeving (11 maart 2011) (zie ook '3-11') veroorzaakte een tsunami (tot 2 meter hoog) die weerom de laaggelegen kustzones overspoelde en toch heel wat schade veroorzaakte, vooral in de omgeving van Kona (zie foto).

Hawaii is dan ook voorbereid op dit 'verre' gevaar. Overal langsheen de kusten van de eilanden vind je alarmsirenes (zie foto). Op de eerste maandag van de maand worden deze sirenes getest. Overal zijn de tusnami-evacuatiezones ook duidelijk aangeduid. In Hilo is men zelfs zover gegaan dat het deel van de stad langsheen de baai dat het gevoeligst is voor tsunami's omgezet is in een immens park.

En zeker de vermelding waard is een initiatief van vrijwilligers, het Pacific Tsunami Museum in downtown Hilo. Deze vrijwilligers hebben zich tot doel gesteld de herinnering aan de voorbije tsunamirampen levendig te houden, uiteindelijk om de gemeenschap bewust te houden van het tsunamirisico dat onvermijdelijk is op de Hawaiiaanse eilanden.Als je een trip plant aan het 'Big Island' zeker een bezoekje waard!

 

Op deze Palmboom op het Coconut Island in Hilo Bay staan markeringen van de hoogte van de vier zwaarste tsunami's die Hilo troffen in de 20ste eeuw. Van onder naar boven vind je de markering van de 1957 tsunami (2,4 m), de 1952 tsunami (3,6 m), de 1960 tsunami (4,6 m), en uiteindelijk de 'Great Tsunami' van 1 April 1946 (8 m).


In de tsunami-evacuatiezones vind je overal deze sirenes, die alarm slaan wanneer evacuatie nodig is in het geval een tsunami-alarm gegeven is (meestal enkele uren voor de voorziene aankomst). Op de eerste maandag van elke maand wordt om 11h45 het tsunami-alarm getest. Op maandag 1 mei 2012 konden we dit zelf meemaken in Hilo, net na ons bezoek aan het tsunamimuseum. Opvallend was dat de Hawaiianen duidelijk wisten wat er gaande was; andere toeristen daarentegen wisten niet wat er gaande was ...


Overal langs de kust van de Hawaiiaanse eilanden vind je deze signalisatie die je duidelijk maakt waar je de tsunami-evacuatiezone binnengaat en waar je ze weer verlaat. 


Langs de dijk van Kailua-Kona (het centrum van de Iron Man!) zijn ze nog altijd - meer dan een jaar na datum - druk bezig de schade die veroorzaakt is door de Tohoku tsunami van 11 maart 2011 te herstellen.

 

 



Geschreven in Aardbevingen | 0 Reacties | Vaste link | Afdrukken


Van L'Aquila tot Emilia Romagna

30. Mei 2012, 07:35

Italië is echt een speelbal van platentektoniek. Er wordt aan alle kanten geduwd en getrokken aan het Italiaanse schiereiland. Overal in Italië zijn aardbevingen dan ook meer de regel dan de uitzondering. En toch blijven zelfs matige aardbevingen desastreus uithalen ...

De tektonische context van Italië is bijzonder. De ruggengraat van het schiereiland, de Appennijnen, vormt een diffuse plaatgrens tussen de Euraziatische en de Afrikaanse platen. Of meer specifiek de Adriatische Plaat, die terug te vinden is onder de Adriatische Zee (zie figuur). Langs de westzijde wordt deze rigide microplaat overschoven door de Euraziatische Plaat. Het gevolg van deze convergentie zijn de Appennijnen. Langs het oosten wordt deze microplaat ook nog eens overschoven door de Euraziatische Plaat. Dit resulteert in de Dinarieden. De Adriatische Plaat wordt dan ook langs beide zijden overschoven ...

Maar in de Appennijnen zelf gebeurt iets bijzonder. Langs de frontzone van de Appennijnen (zie groene lijn op figuur) doen er zich verkortingen voor en wordt het Appennijnse gebergte opgebouwd. Maar door die verkorting ter hoogte van de frontzone wordt de bovenliggende korst - meer naar het westen van de frontzone - uitgerokken. Dit betekent dat de Centrale Appennijnen die de ruggengraat van het Italiaanse schiereiland vormen eigenlijk als een pudding aan het ineenstorten zijn. Nog meer naar het westen zien we al het resultaat van de uiteindelijke volledige ineenstorting: de Tyrreense Zee. Middenin de Tyrreense Zee is de continentale korst zelfs al volledig opengescheurd en heeft er zich al oceaankorst gevormd.

Op deze kaart (Weber et al. 2010) geeft de grijze band de 'plaatgrens' in de diepte weer tussen de Euraziatische Plaat (in het noorden) en de Afrikaanse Plaat (in het zuiden). Onder de Adriatische Zee bevindt zich de rigide Adriatische microplaat (groen gearceerd), dat een losgebroken stuk is van de Afrikaanse Plaat. De groen lijn vormt de 'plaatgrens' aan de oppervlakte, m.a.w. de frontzone van de gebergten (o.a. de Appennijnen). De rood-witte bolletjes geven de belangrijkste aardbevingen weer in het gebied sinds 1976.

 

Al deden ze zich voor in eenzelfde tektonische context, tussen L'Aquila en Emilia Romagna is er een wereld van verschil ... De M6.3 2009 L'Aquila aardbeving (6 april 2009) deed zich voor ter hoogte van de ruggengraat van de Appennijnen, dus waar dit Alpiene gebergte al uiteengetrokken wordt. Deze aardbeving was dan ook het resultaat van een schuifbeweging op een afschuivingsbreuk (of normaalbreuk). Dergelijke actieve afschuivingsbreuken laten indrukwekkende sporen na in het landschap. Deze 'seismische landschappen' in Abruzzo schreeuwen het dan ook als het ware uit: "Hier in de ondergrond zitten potentieel gevaarlijke actieve breuken" (zie 'Hoe voorspelbaar het onvoorspelbare is')! Ook voor ons, aardbevingsgeologen, maakt dit het onderzoek van deze actieve breuken relatief gemakkelijk. We weten tenminste waar we moeten zoeken.

Dit is totaal anders in de regio van Emilia Romagna. Hier verraadt het landschap de actieve breuken niet. Deze regio bevindt zich immers in de Povlakte, volledig opgevuld door Kwartaire sedimenten (Q op onderstaande figuur). Deze sedimenten verbergen dan ook wat er in de diepe ondergrond gaande is. Want de regio van Emilia Romagna bevindt zich bovenop de frontzone van de Appennijnen (groene lijn onder de Povlakte op bovenstaande figuur), dus waar de actieve verkorting van de korst en gebergtevorming gaande is. Zowel de M6.0 Camposanto aardbeving (20 mei 2012) als de M5.8 Medolla aardbeving (29 mei 2012) deden zich dan ook voor op zwakhellende overschuivingsbreuken, die - in tegenstelling tot de afschuivingsbreuken in Abruzzo - geen duidelijke sporen achterlaten in het landschap. We spreken dan ook van "blinde" breuken. Ook voor ons, aardbevingsgeologen, is het dan een hele uitdaging om de activiteit van deze blinde breuken te ontrafelen. We gaan dan ook op zoek naar meer subtiele aanwijzingen voor seismische activiteit, in de sedimenten van de Povallei, of in de historische archieven. En dan is het voor ons overduidelijk dat ook de hele Povallei seismisch uitermate actief is. 

 

Op deze doorsnede van de korst onder het zuidelijke deel van de Povlakte (Selvaggi et al. 2001) kan je een hele reeks zwakhellende overschuivingsbreuken zien die de frontzone van de Appennijnen uitmaken. Deze overschuivingsbreuken zijn allemaal "blind" omdat ze aan het aardoppervlak niet te zien zijn; ze zijn nu eenmaal bedekt door de sedimenten van de Povlakte (Q). De regio van Emilia Romagna bevindt zich in het zuidelijke deel van deze doorsnede.

 

Maar uiteindelijk maakt het voor gebouwen - en dus ook voor de mensen die erin wonen of werken - weinig uit of de aardbeving zich voordoet op een afschuivings- of overschuivingsbreuk. Als het gebouw de grondbewegingen niet aankan, stort het in. Zowel in L'Aquila als in Emilia Romagna heeft dit een (te) zware tol geëist. Het is dan ook onbegrijpelijk dat matige tot sterke aardbevingen nog steeds zo zwaar kunnen uithalen in de vijfde economie van de G8?!

 



Geschreven in Aardbevingen | 0 Reacties | Vaste link | Afdrukken


Strike-Slip

13. April 2012, 06:00

De aardbevingen die deze week het nieuws haalden, hadden allemaal iets gemeen. Het was blijkbaar de week van 'strike-slip'. Dit is immers hoe geologen de breukbeweging beschrijven dat aanleiding heeft gegeven tot deze aardbevingen.

We hebben het dan over de M6.9 Santa Isabel aardbeving (12 april 2012) in de Golf van Californië (Mexico), de M5.9 Bandon aardbeving (11 april 2012) voor de kust van Oregon (U.S.A.), en de M8.6 en M8.2 Sumatra aardbevingen (11 april 2012) voor de kust van Sumatra (Indonesië).

Maar wat bedoelen geologen nu met 'strike-slip'? Letterlijk wil dat zeggen dat de breukbeweging - de 'slip' - zich voordoet volgens de strekking - de 'strike' - van de breuk. De strekking - nu even technisch - is een ingebeelde lijn volgens de snijding tussen het breukvlak en een horizontaal vlak. Eigenlijk wil dat zeggen dat de breukbeweging zich horizontaal voordoet; de twee breukblokken schuiven langs elkaar (zie figuur - van der Pluijm & Marshak 2009). Het tegenovergestelde van 'strike-slip' is 'dip-slip', of breukbeweging volgens de helling - de 'dip'- van de breuk (loodrecht op de strekking van de breuk); het ene breukblok ('hanging-wall block') schuift dan ofwel af van het andere breukblok ('footwall block') - dit noemen we dan een normaalbreuk ('normal fault') - ofwel over het andere breukblok - dit noemen we een opschuivingsbreuk ('reverse fault') (zie figuur).

Ook plaatgrenzen volgen deze regels. 'Dip slip' vinden we dan ook vooral daar waar tektonische platen uit elkaar drijven ('divergent boundary', zie figuur) of naar elkaar toe drijven ('convergent boundary', zie figuur). Daar waar twee tektonische platen langs elkaar schuiven spreken we over een 'transform boundary' (zie figuur). Deze transformbreuksystemen vinden we doorgaans in de oceanen. Soms komen deze transformbreukensystemen ook voor aan land; de meest gekende van deze is natuurlijk de San Andreasbreuk in Californië.

 

De moeder aller 'strike-slip' aardbevingen is natuurlijk de 1906 San Francisco aardbeving langsheen de San Andreasbreuk, met een magnitude die geschat wordt rond M8.0. De M6.9 Santa Isabel aardbeving in de Golf van Californië deed zich voor langsheen het zuidelijke deel van het San Andreasbreuksysteem.  De aardbeving deed zich voor op een transformbreuksegment (zie figuur; oranje cirkeltjes geven het epicentrum weer van de Santa Isabel aardbeving en naschokken) tussen korte oceaanruggen, waar een nieuwe oceaan aan het ontstaan is tussen de Pacifische plaat en de Noord-Amerikaanse plaat.

Ook de M5.9 Bandon aardbeving voor de kust van Oregon deed zich ook voor op een transformbreuk tussen de Pacifische plaat en de kleine Farallon plaat (zie figuur; gele cirkel centraal geeft het epicentrum aan). Ook deze transformbreuk bevindt zich tussen twee spreidingsruggen waar beide platen uit elkaar drijven. 

 En dan hebben we de twee zware aardbevingen (met alle naschokken) - de M8.6 Sumatra en M8.2 Sumatra aardbevingen - voor de kust van Sumatra (Indonesië). Deze aardbevingen deden zich niet voor langs een plaatgrens maar in de oceaankorst van de Indo-Australische tektonische plaat. Beide aardbevingen zijn het gevolg van 'strike-slip' beweging op twee breuksystemen die een WNW-ESE oriëntatie hebben (zie figuur; oranje cirkels geven de epicentra weer van de twee hoofdschokken en de naschokken). De tweede hoofdschok is dan ook niet 'zomaar' een naschok van de eerste, maar een 'triggered' aardbeving op een parallel breuksysteem. Deze breuksystemen doorsnijden al de structuren op de oceaanbodem, zoals de N-S georiënteerde, vulkanische 'Ninety East Ridge' op de bodem van de Indische Oceaan (zie verticale, lichtblauwe band op figuur). Deze aardbevingen hebben dus niet rechtstreeks iets te maken met de zware aardbevingen die zich voordoen langsheen de subductiezone tussen de Indo-Australische en de Euraziatische plaat (zoals bijvoorbeeld de M9.1 Sumatra-Andaman aardbeving in 2004). Het zijn intraplaataardbevingen, maar wel in een bijzondere regio. Het is immers de regio waar er een plaatgrens in de maak is. De Indo-Australische plaat is daar immers uiteen aan het scheuren ... ooit zal er dan ook een afzonderlijke Indische en Australische tektonische plaat zijn.

De magnitude van deze aardbevingen is wel een beetje onverwacht. Aardbevingen met een magnitude groter dan 8 worden eigenlijk niet verwacht op dergelijke 'strike-slip' breuken. Hoogwaarschijnlijk heeft dit te maken met de sterkte van de oceaankorst en de bijzondere locatie zo vlak bij een subductiezone en een vulkanische rug. Als een breuk in de oceaankorst het dan begeeft, komt er extra veel energie vrij ... en is de magnitude groter dan verwacht volgens de gangbare plaattektonische concepten. De M8.6 Sumatra aardbeving zal nu de geschiedenis ingaan als de zwaarste opgemeten 'strike-slip' aardbeving.

 Uit de berekeningen van de Havard Seismology Group blijkt trouwens ook dat deze twee aardbevingen een vrij complex verhaal te vertellen hebben. De M8.6 aardbeving bestaat eigenlijk uit twee afzonderlijke seismische gebeurtenissen met een tijdsverschil van ongeveer 30 seconden. Ook de M8.2 blijkt uit twee seismische gebeurtenissen te bestaan. Ook op elk breuksysteem blijkt de ene aardbeving op zeer korte termijn een andere in gang te zetten ...

Weerom een bewijs dat breuksystemen eigenlijk een chaotisch - en dus onvoorspelbaar - gedrag vertonen. Zelfs op het moment dat de aardbeving begint, is het nog niet duidelijk wat de uiteindelijke magnitude gaat worden. Hoe meer we het breukgedrag tijdens een aardbeving bestuderen, hoe meer het duidelijk wordt dat aardbevingen voorspellen totaal hopeloos is.

Het was blijkbaar de week van de 'strike-slip'. Hier in Berkeley kan ik nu alleen maar hopen dat de Haywardbreuk, ook een 'strike-slip' breuk, zich koest houdt ...

 

Meer leesvoer:



Geschreven in Aardbevingen | 0 Reacties | Vaste link | Afdrukken


3-11

19. Maart 2012, 05:00

"Three Eleven" is voor Japan wat "Nine Eleven" is voor de Verenigde Staten. Wat niet voor mogelijk werd gehouden, gebeurde! De dramatische beelden van zowel de instortende Twin Towers als de allesvernietigende tsunami zijn op ieders netvlies gebrand. Maar de Tohoku-aardbeving en -tsunami van 11 maart 2011 heeft ook een ongeziene schokgolf teweeg gebracht binnen de gemeenschap van de aardbevingswetenschappen. Een aardbeving met een magnitude 9.0 langsheen de Japantrog kon gewoon niet volgens de algemeen aanvaarde modellen. Blijkbaar gedroeg de Aarde zich niet volgens het boekje ...

We moeten meer dan een halve eeuw teruggaan in de tijd om een vergelijkbare situatie te vinden. In een tijdspanne van 12 jaar deden zich 3 'mosterquakes' voor in de 'ring of fire': de M9.0 Kamchatka 1952 (4 november) aarbeving, de M9.5 Chili 1960 (22 mei) aardbeving - de zwaarste aardbeving ooit opgemeten -en de M9.2 Alaska 1964 (27 maart) aardbeving. Maar de tijden waren anders: geen massamedia om alles in real time wereldwijd te verslaan; en ook de aardbevinsgwetenschap stond nog in zijn kinderschoenen. Bedenk dat pas tegen het einde van de jaren '60 het paradigma van de platentektoniek algemeen ingang vindt in de aardwetenschappen. Dus de context van deze megaquakes - subductiezones waar een tektonische plaat onder een andere tektonische plaat duikt - was toen verre van begrepen.

 

Op deze figuur (Amon et al. 2010) vind je op een tijdslijn van de laatste 120 jaar alle aardbevingen met een magnitude groter dan 8. Merk de twee perioden die er 'bovenuit steken' met aardbevingen met een magnitude van 9 en meer, de periode tussen 1952 en 1964 en de periode sinds 2004; de Tohoku-aardbeving (M9.0) staat nog niet op deze tijdslijn.

Op deze grafiek (Amon et al. 2010) zie je hoeveel seismische energie cumulatief is vrijgegeven door aardbevingen met een magnitude groter dan 7 sinds 1900. Merk de gestage opbouw van vrijgegeven seismische energie, maar ook de plotse sprong midden de twintigste eeuw. De 3 monsteraardbevingen nemen bijna de helft op van alle vrijgekomen seismische energie in de laatste 120 jaar.

 

Met de M9.1 Sumatra 2004 (26 december) aardbeving begon het recentste trio van monsteraardbevingen. Vooral de omvang van de tsunami in de Indische Oceaan maakte globaal indruk. Maar ook en vooral het - cynische - feit dat westerse toeristen getroffen werden, maakte dat de seismologische gemeenschap alles op alles zette op de ontwikkeling van extreem dure tsunamiwaarschuwingsystemen, niet alleen in de Indische Oceaan maar in elk denkbare oceaan of zee waarin zich mogelijk onderzeese aardbevingen kunnen voordoen (zie ook 'Bewustwording belangrijker dan waarschuwingsysteem'). Tsunami was de sleutel tot onderzoeksfinanciering! Het geloof in de technologische bestrijding van het euvel bleef ongeschonden. En de massamedia zorgde ervoor dat tsunami ingang vond in de dagdagelijkse omgangstaal ... waarin het nog altijd te pas en vooral te onpas gebruikt wordt.

De M8.8 Chile 2010 (7 februari) aardbeving was de tweede megaquake in de reeks (zie ook 'Een 'seismisch gat' gedicht'). De veroorzaakte tsunami hield lelijk thuis langsheen de Chileense kust (en was verantwoordelijk voor het gros van de slachtoffers) en stak de Stille Oceaan over. Deze aardbeving en tsunami werd snel een 'fait divers', en bevestigde volgens de 'experten' gewoon de nood aan tsunamiwaarschuwingsystemen langsheen alle kusten boven subductiezones. Niets nieuws onder de zon dus!

Prijswinnende foto van Yasuyashi Chiba (World Press Photo 2012): de kersenbloesem tussen het tsunamipuin symboliseert het nieuwe leven ... 

 

De hele wereld werd echter op 11 maart 2011 met verstomming geslagen toen de M9.0 Tohoku-aardbeving en -tsunami het 'land van de aardbevingen' (zie ook de 5 blogposts 'Op bezoek in het land van de aardbevingen') op zijn knieën kreeg. Zelf het best voorbereidde land als het aankomt op aardbevingen en tsunami's, heeft zich niet kunnen verdedigen tegen dit onvoorstelbare natuurgeweld. Het hele arsenaal aan 'verdedigingsmiddelen', het 'Earthquake Early Warning' systeem, de meest strenge aardbevingsbestendige bouwcodes, en de tsunamimuren, heeft zijn werk gedaan ... maar ging spijtig genoeg uit van de foute aardbevingsmodellen. Dit leidde tot een totale onderschatting van de aardbeving en de tsunami. Hierdoor voelden velen zich veilig achter de tsunamimuren. Uiteindelijk bleek het een vals gevoel van veiligheid, wanneer de tsunami uiteindelijk de tsunamimuren overspoelde. De tsunamimuren hebben enerzijds voorkomen dat er vele slachtoffers vielen (o.a. door het vertragen en terugbrengen van de impact), maar anderzijds heeft het vals gevoel van veiligheid omwille van foute informatie vele mensenlevens gekost.

De Tohoku-aardbeving en -tsunami beantwoordde niet aan de modellen voor de subductiezone langsheen de Japantrog. Er bleek dus iets grondig fout te zijn met de wetenschappelijke aannames waarop deze modellen gebaseerd waren. De boodschap is dan ook duidelijk: modellen die uitgaan van aannames dat aardbevingen met een bepaalde magnitude in een bepaalde subductiezone niet mogelijk zijn, kunnen naar de prullenmand. Dit falen van de wetenschappelijke gemeenschap was zowel ontnuchterend alsook louterend. De modellen voor het inschatten van het seismisch risico worden nu meer en meer in vraag gesteld. De seismologen wordt verweten dat ze niet verder kijken dan hun 'seismologische neus' (de laatste 100 jaar), en dus geen aandacht besteden aan de rijkdom aan aanwijzingen van paleo-aardbevingen en -tsunami's in het geologische archief (bv. de 869 AD Jogan tsunami). Niettegenstaande dat het aardbevingsonderzoek zijn vruchten afwerpt, groeit het besef dat aardbevingen ons altijd 'één stapje voor' zullen blijven en dat Planeet Aarde wel altijd een verrassing in petto heeft. De wetenschap moet terug durven 'out of the box' te denken (natuurlijk ontzettend moeilijk in het productie- en prestatiegerichte wetenschapsbedrijf) en algemeen aanvaarde concepten en modellen in vraag te stellen. Ook het blind geloof in de 'technologische oplossing' ligt aan diggelen. Waarschuwingsystemen allerhande, aardbevingsbestendig bouwen, tsunamimuren ... ze dragen uiteindelijk allemaal hun steentje bij om ons te beschermen van het aardbevingsonheil, maar ze geven ook aanleiding tot een vals gevoel van veiligheid. Plots beseft de wetenschappelijke gemeenschap dat er meer nodig is dan enkel de investering in wetenschap en technologie. Het is hoog tijd dat er geïnvesteerd wordt in risicogeletterdheid ('risk literacy') van het brede publiek dat mogelijk blootgesteld is aan het aardbevingsrisico. Er dringt zich dus ook een 'responsabilisering' van de bevolking op om niet langer een blind vertrouwen te hebben in wetenschap en technologie. Enkel door zelf de risico's te begrijpen en in te schatten, kan elk van ons de nodige voorbereidingen treffen voor het onvermijdelijke. De wetenschappers zullen zich uiteindelijk moeten aanpassen en rekening houden met wat de maatschappij van hen verlangt. 

En zo kan 3-11 uitgroeien tot een kantelmoment in de aardbevingswetenschappen, waarbij de beperkingen van wetenschap en technologie in alle transparantie erkend worden en de aandacht - en investeringen - verschuift naar het onderzoek in 'risicogeletterdheid' ...

 

 Meer leesvoer:



Geschreven in Aardbevingen | 0 Reacties | Vaste link | Afdrukken


1 2 3  Volgende»